Маскевич С.А. Атомная физика.Тестовые задания
Подождите немного. Документ загружается.
211
Пенни. Знание данных вопросов позволит понять причину разли-
чия в электрических, магнитных и тепловых свойствах различных
материалов и увидеть связь этих свойств со строением кристаллов
и входящих в их со став атомов, объяснить природу сверхпроводи-
мости и сверхтекучести.
Тестовые задания по данной теме ориентируют на знание ос-
нов квантовой физики криста ллов и умение объяснить с этих пози-
ций особенности тепловых, электрических и магнитных свойств.
Особое внимание уделяется микроскопической теории сверхпро-
водимости.
14.А.1. У кристаллов с ионным и металлическим типом связи
обменные взаимодействия, имеющие кв ант о вую природу, существен-
ной роли в фор мировании кристаллических структур не играют.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.2. В кристаллах каждому нормально му колебанию решет-
ки соответствует стоячая волна упругой деформации, и число этих
волн равно числу степеней свободы кристалла (
N3 ).
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.3. В объемном кристалле могут быть волны упругой де-
формации 3-х видов: одна продольная и две поперечные.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.4. Во всех криста ллах существуют акустиче ские и опти-
ческие колебания и, соответственно, 2 ветви дисперсионных
(
)
k
ω
кривых: акустическая и оптическая.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
212
14.А.5. Каждая суще ствующая в кристалле стоячая волна уп-
ругой деформации характеризуется своим отличным от других на-
бором таких характеристик, как длина волны, волновой вектор и
поляризация.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.6. Каждой стоячей волне упругой деформации, как и каж-
дому нормальному колебанию (о сциллятору), соответствует свой
набор энергетических уровней или в классической аналогии – на-
бор амплитуд колебаний.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.7. При описании колебательного движения кристалличес-
кой решетки крист алл моделируют набором из
N3 квантовых ос-
цилляторов с
N значениями
i
ω , каждый из которых при любой
большей нуля температуре способен излучать фононы.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.8. Фононы могут существовать в вакууме.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.9. Правильно относить фононы к классу бозонов.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.10. Фононы могут существовать в непериодических струк-
турах.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
213
14.А.11. Состояния всех электронов в кристаллах описывают-
ся периодической волновой функцией по причине периодичности
расположения атомов.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.12. Идеальный парамагнетизм сверхпрово дников об услов-
лен тем, чт о носителями тока являются к уперов ские электронные пары.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.13. Увеличение температуры Дебая при нагревании твер-
дых тел является следствием их расширения.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.14. Все электроны кристалла можно условно разделить
на связанные и свободные.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.15. Энергетический спектр свободных электронов в кри-
сталлах непрерывный.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.16. Зонный характер энергетического спектра кристал-
лов обусловлен периодичностью потенциала кристаллической ре-
шетки.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
214
14.А.17. Энергетиче ский спектр электронов в пределах зоны
Бриллюэна или валентной зоны можно рассматривать как непре-
рывный.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.18. Проводники, полупроводники и диэлектрики имеют
столь различные электрофизиче ские свойства по причине суще-
ственных различий в ширине запрещенной зоны.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.19. Кристалл всегда будет проводником, если валентные
оболочки исходных атомов заполнены частично.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.20. Кристалл всег да б удет полупрово дником или диэлектри-
ком, если в алентные обо ло чки исх одных а то мов запо лнены частично.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.21. Энергия уровня Ферми численно равна кинетической
энергии наиболее высокоэнергетического электрона в модели сво-
бодных электронов при
0=T .
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.22. Энергия Ферми для всех кристаллов равна энергии
такого уровня, вероятность заполнения которого при температуре
0>T равна 2/1 .
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
215
14.А.23. При
0>T для любого кристалла существует веро ят -
ность того, что хотя бы один электрон имеет энергию больше энер-
гии Ферми.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.24. При переходе в сверхпроводящее состояние сопро-
тивление электрическому току проводника исчезает.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.25. Все проводники при
0→T будут переходить в сверх-
проводящее состояние.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.26. Сверхпроводник является диамагнетиком.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.27. Внутри сверхпроводника II рода может суще ствовать
магнитное поле.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.28. Носителями тока в сверхпроводниках, также, как и в
проводниках, являются электроны.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.29. Квантом носителя тока в сверхпроводнике является
электрический заряд, равный
e .
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
216
14.А.30. Пара электронов с противоположными спинами об-
разует куперовскую пару благодаря взаимодействию с ионами ре-
шетки и постоянному обмену фононами.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.31. Куперовская электронная пара, являющаяся носите-
лем тока в сверхпроводнике, принадлежит к классу фермионов.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.32. Энергетический спектр сверхпроводников в отличие
от проводников имеет щель запрещенных значений энергии около
уровня Ферми.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.33. Ширина запрещенной зоны проводников не зависит
от температуры в диапазоне высоких (более температуры Дебая)
температур.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.34. Скорость распространения фононов, также, как и ско-
рость распространения фотонов в вакууме, больше, чем в в еществе.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.35. Фононы имеют меньшую гравитационную массу, чем
фотоны, так как их энергия меньше.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
217
14.А.36. В мо дели Кронига-Пенни предпо лагается, что э лек трон
движется в электрическом поле с непериодическим потенциалом.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.37. Модель Кронига-Пенни применима к описанию элек-
тронных состояний кристаллов и позволяет объяснить наличие зон
запрещенных значений энергии.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.38. Кристаллы всегда являются диэлектриками.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.39. Фононы существуют при любой температуре
0>T
,
в том числе при температуре выше температуры Дебая.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.А.40. Явления сверхпроводимости и сверхтекучести име-
ют место благодаря проявлению квантовых свойств частиц в мак-
роскопических масштабах. Расстояние между электронами в купе-
ровской паре сверхпроводника может составлять неско лько микрон.
а) да;
б) нет;
в) утверждение некорректно.
14.Б.1. Важную роль в формировании кристаллических струк-
тур играют __________ взаимодействия между атомами и ионами.
14.Б.2. Каждому нормальному колебанию кристалличе ской
решетки соответствует __________ волна упругой де формации
кристалла.
14.Б.3. Число волн упругой деформации кристалла, состояще-
го из
N атомов, равно __________.
218
14.Б.4. В кристаллах возможны два типа колебаний:
__________, отличающиеся дисперсионными кривыми зависимос-
ти
)(k
ω .
14.Б.5. Квант колебательной энергии кристалла в гармоничес-
ком приближении называют __________.
14.Б.6. Температура, при которой в кристалле возбуждается
фонон, максимально возможной для данного кристалла частоты
(
max
ω ), называют температурой __________ θ.
14.Б.7. Сравнивая проводники, полупроводники и диэлектри-
ки, можно сказать, что свойства проводников лучше описывать в
модели __________ электронов.
14.Б.8. Если рассматривать свободные электроны кристалла,
то каждому стационарному квантовому состоянию электрона бу-
дет соответствовать __________ волна де Бройля.
14.Б.9. Движение электрона в идеальном кристалле (поле с
периодическим потенциалом) описывается функцией __________.
14.Б.10. Энергетический спектр кристалла имеет __________
строение.
14.Б.11. В зонной модели полупроводники от диэлектриков
отличаются шириной __________.
14.Б.12. Валентная зона кристалла натрия заполнена
__________.
14.Б.13. Валентная зона крист алла магния заполнена
__________.
14.Б.14. Реальные кристаллы содержат примеси. Электронные
уровни энергии примесных центров могут быть расположены в
__________ зоне, если она имеется.
14.Б.15. В модели свободных электронов при заполне-
ны все состояния с энергией от
0=E до уровня __________.
219
14.Б.16. У полупроводников уровень Ферми расположен
__________ зоны.
14.Б.17. При любой температуре вероятность заполнения со-
стояний с энергией меньше уровня Ферми __________.
14.Б.18. Если при понижении температуры проводник перехо-
дит в сверхпроводящее состояние, то его сопротивление становит-
ся равным __________.
14.Б.19. Квант носителя тока в сверхпроводнике имеет заряд
__________.
14.Б.20. Куперовские пары электронов в сверхпроводнике об-
разуются благодаря тому, что электроны обмениваются
___________.
14.Б.21. В кристалле, состоящем из
N атомов, число продоль-
ных и поперечных волн упругой деформации соответственно рав-
но ___________.
14.Б.22. Импульс фонона
p
равен __________.
14.Б.23. Соотношение
q=
w
k
связывает энергию фонона и
__________ для кристалла.
14.Б.24. Сравнивая проводники, полупроводники и диэлект-
рики, можно сказать, что свойства диэлектриков лучше описывать
в модели ___________ электронов.
14.Б.25. Сравнивая проводники, полупроводники и диэлект-
рики, можно сказать, что ширина запрещенной зоны больше у
__________.
14.Б.26. С точки зрения электрических свойств,
Na относит-
ся к __________ и его валентная зона не заполнена.
14.Б.27. Ва лентная зона
Mg
перекрывается с зоной возбуж-
денных состояний, поэтому, с точки зрения электрических свойств,
он относится к __________.
220
14.Б.28. Если при понижении температуры образца он пере-
шел в сверхпроводящее состояние, то по магнитным свойствам он
стал идеальным __________.
14.Б.29. Спиновое квантовое число куперовской электронной
пары в сверхпроводнике равно __________.
14.Б.30. Куперовские электронные пары в сверхпроводнике
благодаря спину относятся к классу частиц, называемых
__________.
14.В.1. Какие из предст авленных ниже выражений характери-
зуют колебания кристаллической решетки?
а) возможны колебания любой частоты;
б) возможны колебания любой амплитуды;
в) возможны только такие колебания, которым соответствуют
стоячие волны упругой деформации;
г) число колебательных степеней свободы (колебательных мод)
равно
N3 , где N – число атомов в кристалле;
д) колебания являются гармоническими;
е) при малых амплитудах колебания можно считать гармони-
ческими.
14.В.2. О фононах можно сказать:
а) это виртуальные частицы, которые используются для опи-
сания слабых взаимодействий;
б) это квазичастицы, так как существуют только в вакууме;
в) это квазичастицы, так как существуют только в веществе;
г) число фононов в веществе зависит от температуры и при
0→T , 0→N , а при ∞→T , ∞→N ;
д) все существующие в веществе фононы имеют одинаковую
энергию.
14.В.3. Специфической особенностью энергетического спект-
ра кристаллов являются:
а) спектр имеет зонное ст роение, так как электрическое поле
периодическое;
б) спектр является сплошным, так как электрическое поле пе-
риодическое;
в) спектр является линейчатым, однако число уровней очень
большое (сравнимо с числом атомов в кристалле);