- •Волновое уравнение электромагнитной волны, решение волнового уравнения. Амплитуда, частота, волновой фронт, поляризация и энергия электромагнитной волны.
- •Когерентность и интерференция световых волн.
- •Полосы равной толщины и полосы равного наклона.
- •Дифракция света. Дифракция сферической волны на круглом отверстии. Зоны Френеля.
- •Преломление и отражение света на границе двух сред. Интерверенция поляризованных лучей.
- •Амплитудный и энергетический коэффициент отражения. Зависимость коэффициента отражения от угла падения. Угол Брюстера.
- •Поляризация света. Поляризация при отражении и преломлении света.
- •Закон Малюса. Степень поляризации.
- •Основные фотометрические величины. Поглощение света веществом.
- •Оптические постоянные вещества в области полос поглощения. Аномальная дисперсия.
- •Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа.
- •Абсолютно чёрное тело. Законы его излучения. Оптическая пирометрия.
- •Квантовая природа излучения. Квант энергии электромагнитного излучения.
- •Постулаты Эйнштейна теории относительности. Фотон, масса и импульс фотона.
- •Эффект Комптона, внешний и внутренний фотоэффект. Закон сохранения энергии и импульса при взаимодействии фотона с веществом.
- •Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц, волны де-Бройля.
- •Масса и энергия релятивистских частиц. Соотношение неопределенностей.
- •Волновая функция. Принцип суперпозиции. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.
- •Энергетические уровни, волновые функции и квантовые числа атомов на примере атома водорода.
- •Спектральные серии излучения атома водорода. Правила отбора для дипольных переходов.
- •Магнитный момент атома, его связь с орбитальным моментом. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона.
- •Основы зонной теории твердых тел (металлы, полупроводники и диэлектрики).
- •Собственные и примесные полупроводники. Свободные и связанные заряды.
- •Прохождение частиц сквозь потенциальный барьер.
- •Строение и основные свойства атомного ядра.
Основы зонной теории твердых тел (металлы, полупроводники и диэлектрики).
Зонная теория твёрдого тела — квантовомеханическая теория движения электронов в твёрдом теле.
В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию — их энергетический спектр непрерывен. Электроны, принадлежащие изолированным атомам, имеют определённые дискретные значения энергии. В твёрдом теле энергетический спектр электронов существенно иной, он состоит из отдельных разрешённых энергетических зон, разделённых зонами запрещённых энергий. Зонная теория твердых тел позволила с единой точки зрения истолковать существование металлов, диэлектриков и полупроводников, объясняя различие в их электрических свойствах, во-первых, неодинаковым заполнением электронами разрешенных зон и, во-вторых, шириной запрещенных зон.Степень заполнения электронами энергетических уровней в зоне определяется заполнением соответствующих атомных уровней. Если при этом какой-то энергетический уровень полностью заполнен, то образующаяся энергетическая зона также запол нена целиком. В общем случае можно говорить о валентной зоне, которая полностью заполнена электронами и образована из энергетических уровней внутренних электронов свободных атомов, и о зове проводимости (свободной зоне), которая либо частично заполнена электронами, либо свободна и образована из энергетических уровней внешних «коллективизированных» электронов изолированных атомов.В зависимости от степени заполнения зон электронами и ширины запрещенной зоны возможны четыре случая
Собственные и примесные полупроводники. Свободные и связанные заряды.
Свободными носителями заряда в полупроводниках, как правило, являются электроны, возникающие в результате ионизации атомов самого полупроводника (собственная проводимость) или атома примеси (примесная проводимость). В некоторых полупроводниках носителями заряда могут быть ионы. Связанными зарядами называются нескомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации молекул диэлектрика, тогда как сторонними - свободные заряды, находящиеся в диэлектрике или вне его.
Прохождение частиц сквозь потенциальный барьер.
Рассмотрим простейший потенциальный барьер прямоугольной формы (рис. 298, а) для одномерного (по оси х) движения частицы. Для потенциального барьера прямоугольной формы высоты U и ширины l можем записать
При данных условиях задачи классическая частица, обладая энергией Е, либо беспрепятственно пройдет над барьером (при Е > U), либо отразится от него (при Е < U) и будет двигаться в обратную сторону, т. е. она не может проникнуть сквозь барьер. Для микрочастицы же, даже при E > U, имеется отличная от нуля вероятность, что частица отразится от барьера и будет двигаться в обратную сторону. При E < U имеется также отличная от нуля вероятность, что частица окажется в области х >l, т. е. проникает сквозь барьер. Подобные, казалось бы, парадоксальные выводы следуют непосредственно из решения уравнения Шредингера, описывающего движение микро частицы при условиях данной задачи.