Zestaw pytań i zagadnień (MiBM)

1
ZESTAW PYTAŃ I ZAGADNIEŃ NA ZALICZENIE
FIZYKI
Elementy fizyki kwantowej
1. Co to jest zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego? Przedstaw prawo
Stefana-Boltzmana i prawo Wiena.
2. Jakie ciała nazywa si˛e doskonale czarnymi ? Czy w przyrodzie spotyka
si˛e takie ciała ? Podaj ewentualne przykłady takich ciał.
3. W jaki sposób Max Planck zmodyfikował model „klasyczny” promieniowania cieplnego? Jaka jest średnia energia takiego kwantowego oscylatora
w tym modelu?
4. Które obserwacje dotyczace
˛ zjawiska fotoelektrycznego zewn˛etrznego nie
dały si˛e wyjaśnić na gruncie teorii falowej.
5. Dlaczego nie można wyjaśnić zjawiska fotoelektrycznego „klasycznymi”
metodami elektrodynamiki. Które fakty doświadczalne z tego zjawiska
nie daja˛ si˛e wyjaśnić „klasycznie”?
6. Jakie założenia dotyczace
˛ fal elektromagnetycznych przyjał
˛ Einstein
w zjawisku fotoelektrycznym? Napisz równanie bilansu energii przy
zderzeniu fotonu z elektronem w zjawisku fotoelektrycznym. Od jakich
wielkości fizycznych zależy energia fotonu.
7. Wyjaśnij poj˛ecie "dualizm korpuskularno-falowy", podaj treść hipotezy de
Broglie’a i jej wzór.
8. De Broglie zaproponował, że każdy obiekt fizyczny, który posiada p˛ed
posiada także natur˛e falowa.˛ Jak definiuje si˛e długość fali materii? Napisz
wzór i objaśnij symbole.
9. Czy elektrony moga˛ ulegać zjawiskom falowym dyfrakcji i interferencji?
Dlaczego?
10. Dlaczego nie obserwuje si˛e efektów falowych dla poruszajacych
˛
si˛e dużych obiektów jak np. piłka tenisowa, samochód?
11. W modelu atomu wodoru Bohra przyj˛ete sa˛ pewne założenia dotyczace
˛
ruchu elektronów wokół jadra
˛
atomowego. Podaj znane postulaty.
12. Emisja i absorpcja światła według modelu Bohra budowy atomu wodoru.
13. Ile wynosi energia elektronu w modelu atomu wodoru Bohr’a? Podaj
zależność od liczby kwantowej n.
14. Czy elektron w atomie wodoru może przyjmować dowolne stany o
dowolnej wartości energii?
15. Na czym polega „kwantowanie” energii elektronu?
16. Dlaczego model atomu według Bohra nie jest do końca prawdziwy?
dr inż. Ireneusz Owczarek
CMF – 2014
2
17. Jakie warunki musza˛ spełniać funkcje falowe, aby były fizycznie uzasadnione?
18. Przedstaw i wyjaśnij zasad˛e nieoznaczoności Heisenberga.
19. Przedstaw równania Schrödingera stacjonarne i zależne od czasu.
20. Opisz znane liczby kwantowe określajace
˛ stan elektronu.
21. Która z liczb kwantowych określa energi˛e elektronu w atomie wodoru
(atom jednoelektronowy)? Ile ona wynosi?
22. Jak należy rozumieć tzw. zakaz Pauliego?
Nadprzewodnictwo
1. Jakie materiały nazywa si˛e nadprzewodnikami? Podaj definicj˛e i uzasadnij.
2. Opisz własności magnetyczne doskonałego przewodnika. Od czego zależy namagnesowanie nadprzewodnika?
3. Przedstaw charakterystyk˛e nadprzewodników I rodzaju. Co to jest krytyczne pole magnetyczne.
4. Przedstaw charakterystyk˛e nadprzewodników II rodzaju.
5. W jaki sposób można “zniszczyć” nadprzewodnictwo?
6. Co to jest para Coopera?
7. Jak wytłumaczyć bez-oporowy przepływ pradu
˛
elektrycznego w nadprzewodniku?
8. W jakich urzadzeniach
˛
można zaobserwować kwantowanie strumienia
magnetycznego?
9. Podaj przykłady wykorzystania własności nadprzewodnictwa.
Lasery
1. Opisz własności światła laserowego.
2. Jakie procesy fizyczne maja˛ zasadniczy wpływ na działanie lasera?
3. Na czym polega emisja wymuszona, inwersja obsadzeń i pompowanie
energetyczne atomów?
4. Opisz zjawisko emisji wymuszonej i porównaj je z emisja˛ spontaniczna.˛
W jaki sposób zachodzi wzbudzanie czastek
˛
aktywnych w laserze rubinowym (lub w laserze He-Ne)?
5. Opisz na czym polega akcja laserowa.
6. Na czym polega różnica pomi˛edzy laserem diodowym a dioda˛ elektroluminescencyjna?
˛
7. Jakie zastosowanie maja˛ obecnie laser? Podaj przykłady.
dr inż. Ireneusz Owczarek
CMF – 2014
3
Fizyka jadrowa
˛
1. Uzasadnij, że energia wiazania
˛
jadra
˛
jest miara˛ trwałości tego jadra.
˛
2. Co oznacza liczba atomowa i liczba masowa pierwiastka chemicznego?
3. Czy liczba protonów i neutronów w jadrze
˛
jest zawsze równa?
4. Czy wyst˛epuje różnica pomi˛edzy izotopami, izotonami i izobarami?
5. Dlaczego niektóre izotopy sa˛ promieniotwórcze?
6. Opisz wybrany model jadra
˛
atomowego.
7. Przedstaw prawo rozpadu promieniotwórczego oraz wielkości je charakteryzujace.
˛
8. Przedstaw prawo przesuni˛eć Soddy’ego i Fajansa wraz z przykładami.
9. Co to jest fuzja termojadrowa?
˛
Podaj przykładowe równania fuzji.
10. Co to jest i jak powstaje promieniowanie alfa?
11. Co to jest i jak powstaje promieniowanie beta?
dr inż. Ireneusz Owczarek
CMF – 2014