• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Вкажіть основні особливості комптонівського розсіяння.

Чому максимальна енергія фотоелектронів не залежить від інтенсивності світлового потоку?

У вакуумі енергія фотона залежить від частоти імпульсу (що еквівалентно означає залежність від довжини хвилі). E=hc/l (l - довжина хвилі). Формулу для фотоефекту можна знайти в завданні 7. З неї – максимальну енергію. Як бачимо, знайдена енергія не залежить від інтенсивності.

Особливості комптонівського розсіювання:

- При копмтонівському розсіюванні фотон віддає частину своєї енергії зарядженій частинці. Як наслідок змінюється його власна енергія, а отже, довжина хвилі.

- Таке розсіювання неможливе для квантів електромагнітного поля з малою частотою.

- Енергія, втрачена фотоном при комптонівському розсіюванні, передається електрону. В результаті виникає високоенергетичний електрон віддачі.

- Комптонівське розсіювання є основним каналом розсіювання електромагнітних хвиль на речовині в області енергій від 0,5 до 3 MеВ

10. Чому ефект Комптона спостерігається лише в дослідах із рентгенівськими та γ-променями?
Світло, як відомо, дифрагує на об’єктах, розмір яких порядку довжини хвилі. Тому щоб розсіяння відбувалося саме на атомах, а не на мікроскопічному пилу, довжина хвилі має бути порядку величини атома (для такої довжини хвилі частота лежить в діапазоні рентгенівських променів та γ-променів. Якщо бути точним, то комптонівське розсіювання є основним каналом розсіювання електромагнітних хвиль на речовині в області 0.5 до 3 МеВ).

11. Чим визначається наявність незміщеної компоненти в розсіяних квантах в ефекті Комптона?
Тим, що світло може пройти наскрізь, так і не зазнавши розсіяння на електронах або атомах матеріалу. Через те, що міжатомарна відстань набагато більша радіуса атома і товщина матеріалу дуже мала, є велика імовірність що світло таки пройде через цей матеріал не зазнавши розсіяння.
- верхній графік і зображає розподіл по довжині хвилі нерозсіяних електронів. Нижній – розподіл для кута 30°, де лівий «горб» - електрони, розсіяні на атомах (зміщення частоти існує з причини скінченної ваги атомного ядра, яку, при теоретичних розрахунках, вважали нескінченною), а правий – на електронах (електрони віддали їм частину своєї енергії).

12. Як за дифракційною картиною в досліді Томсона якісно відрізнити аморфну речовину від кристалічної? Які зміни відбуваються, якщо під час спостереження за дифракційною картиною відбувається збільшення розмірів окремих кристаликів?
Дослід Томсона (та Тартаковського) полягає в тому, що полікристалічну плівку бомбардують електронами з електронної пушки. За плівкою знаходиться чутливий до електронів екран. На екрані спостерігаємо дифракційні кільця (або точки, якщо розміри кристаликів у полікристалі досить великі).
Аморфна речовина ж не буде давати дифракційних кілець
Якщо збільшувати розмір окремих кристалів, то будуть спостерігатися не кільця, а світлові плями, розташовані на відповідних кільцях. - схема досліду і отримані зображення на екрані.
- дифракція при розсіянні нейтронів на монокристалі NaCl (така сама картина спостерігатиметься при розсіянні електронів на полікристалі з великими розмірами кристаликів).

13. В чому полягає явище корпускулярно-хвильового дуалізму, він притаманний ансамблю, чи окремим мікрочастинкам? Відповідь обґрунтуйте.
Гіпотеза, запропонована де Бройлем, про корпускулярно-хвильовий дуалізм полягала в тому, що будь яка елементарна частинка (а не ансамбль) має хвильові властивості, а будь-яка хвиля має властивості, характерні для корпускули (частинки).
Щодо обгрунтування, то в конспекті написано наступне:
Макрооб’єкти не проявляють хвильових властивостей в силу того, що довжина хвилі, в їх випадку, прямує до нуля через їх дуже велику масу (, де – довжина хвилі де Бройля. , h – стала Планка, E – повна енергія , m₀ – маса об'єкту).

14. Які експерименти підтверджують наявність у мікрочастинок хвильових властивостей? Опишіть один з них.
Досліди, які ми розглядали: дослід Рамзауера (дослідження розсіювання повільних електронів інертними газами), дослід Девіссона та Джермера (дифракція елекртонів на монокристалах), дослід Томсона та Тартаковського (дифракція електронів на полікристалах).
Подробиці про дослід Томсона та Тартаковського можна знайти в питанні 12.

15. Що таке хвиля де Бройля, який її фізичний зміст?
Хвиля де Бройля – це хвильові властивості, які проявляють мікрочастинки.
Фізичний зміст хвилі де Бройля: для важких частинок довжина хвилі мала, тому вони слабко проявляють хвильові властивості. З іншого боку частинки малої маси мають більшу довжину хвилі де Бройля, що робить можливим спостереження хвильових властивостей цих частинок (типу дифракції електронів або нейтронів).
Довжину хвилі де Бройля можна знайти в завданні 13.

16. Перерахуйте основні вимоги, яким має задовольняти хвильова функція.
Хвильова функція описує хвильові властивості мікрочастинок в квантовій механіці.
Хвильова функція - y(x, y, z, t). Тобто вона залежить від координати і часу і не має (сама по собі) фізичного змісту.
Хвильова функція (або y(псі)-функція) повинна мати наступні властивості:
- має бути інтегровною функцією;
- y(x, y, z, t) – скінченна, неперервна;
- якщо система може перебувати в станах , , …, , то вона може перебувати і в станах, що є лінійною комбінацією станів , , …, (, де ).
- умова нормування:
– імовірність знайти частинку в усьому об’ємі, де вона може теоретично перебувати (тобто мікрочастинка завжди знаходиться в об’ємі V).
- Неперервність похідних , , .

17. У чому полягає принцип суперпозиції у квантовій механіці? Наведіть приклад.
Принцип суперпозиції – одна із фундаментальних засад квантової механіки. Сам принцип суперпозиції - третя умова з завдання 16 (якщо система може перебувати в станах…).
Приклад (з вікіпедії):
Якщо частинка може перебувати, для визначеності, в двох станах «вверх» і «вниз», вона також може перебувати в суперпозиції цих двох станів. Яким в такому випадку буде імпульс частинки – невідомо (можемо тільки оцінити імовірність частинки перебувати в тому чи іншому стані).

18. Який фізичний зміст хвильової функції?
Сама по собі хвильова функція не має фізичного змісту.
– імовірність знайти мікрочастинку в елементі об'єму, - елемент об’єму dx*dy*dz.
– імовірність знайти мікрочастинку в елементі об’єму dV.

19. Сформулюйте співвідношення невизначеностей. Яким є їх фізичний зміст?
Не можна одночасно з довільною точністю визначити проекцію імпульсу мікрочастинки і координату відносно деякої осі.
, де h – перенормавана стала Планка (h = h/(2*p)).
Висновки:
- для квантової системи стану спокою не існує;
- немає розділу на кінетичну та потенціальну енергію в квантовій механіці (є повна енергія);
- траєкторія частинок не актуальна. Робота іде з імовірностями та середніми значеннями.

20. В якому випадку до частинки чи ансамблю з частинок слід застосовувати квантові закони, а коли можна обмежитись класичним розглядом?
Довжина хвилі де Бройля є в завданні 13.
Хвильові властивості проявляють:
- електрони, які пройшли різницю потенціалів меншу 1000 eB (l порядку розміру ядра атома) проявляють хвильові властивості при взаємодії з речовиною.
- нейтрони та протони з енергією менше 0.1 еВ (довжина хвилі де Бройля порядку величини ядра атома, теплові та холодні нейтрони) проявляють хвильові властивості при взаємодії з речовиною.
Макротіла (ансамблі частинок) не проявляють хвильових властивостей через свою велику масу.
Швидкі мікрочастинки (v -> c, l_Б -> 0, явно корпускулярні властивості) також хвильових властивостей не проявляють (занадто мала довжина хвилі для спостереження хвильових ефектів).

21. Стаціонарне та нестаціонарне рівняння Шредінґера. Для чого вони застосовуються?

Стаціонарне рівняння: Ψ(x, y, z)

– оператор Гамільтона(оператор повної енергії), E – повна енергія.

Нестаціонарне рівння: Ψ(x, y, z, t)

- перенормована стала Планка, – оператор Гамільтона(оператор повної енергії).

Дані рівняння застосовуються для визначення власних значень фізичних величин (енергетичні спектри ) та Ψ(x, y, z, t).

Читайте також:

1. I. Особливості аферентних і еферентних шляхів вегетативного і соматичного відділів нервової системи
2. II. Основні закономірності ходу і розгалуження судин великого і малого кіл кровообігу
3. VI.3.3. Особливості концепції Йоганна Гайнріха Песталоцці
4. VI.3.4. Особливості концепції Йоганна Фрідриха Гербарта
5. А. Особливості диференціації навчального процесу в школах США
6. Агітація за і проти та деякі особливості її техніки.
7. Аграрне виробництво і його особливості
8. Аграрне право як галузь права, його історичні витоки та особливості.
9. Адвокатура в Україні: основні завдання і функції
10. Амортизація основних засобів, основні методи амортизації
11. АНАТОМІЯ І ФІЗІОЛОГІЯ ЦЕНТРАЛЬНОЇ ТА ПЕРИФЕРИЧНОЇ НЕРВОВОЇ СИСТЕМИ, ЇЇ ВІКОВІ ОСОБЛИВОСТІ
12. Анатомо-фізіолгічні особливості

Переглядів: 1077