Въпроси за изпита по физика част 2 „Вълнова оптика
„Вълнова оптика. Квантовата физика. Елементи на статистическата физика»
EEF (групи ES, IT, EM, EPO, IM)
1. Как се поставя задачата във вълновата оптика? От тази гледна точка дайте кратко описание на явленията интерференция, дифракция и поляризация на светлината.
2. Обяснете как, когато се анализира добавянето на вълни от два независими източника, възниква концепцията за кохерентност, оптична разлика в пътя, условията за максимуми и минимуми на интерференция и ширината на интерферентната ивица.
3. Дайте примери за изчисляване на интерференционни модели (в тънки слоеве, пръстени на Нютон).
4. Формулирайте принципа на Хюйгенс-Френел и обяснете ролята му в обяснението на дифракцията на светлината (зонов метод на Френел).
5. Покажете как методът на зоната на Френел се използва за решаване на дифракционни проблеми (кръгъл отвор, процеп, дифракционна решетка).
6. Каква характеристика на електромагнитните вълни причинява явлението поляризация на светлината? Дефинирайте естествената и поляризирана светлина и обяснете закона на Малус и закона на Брустър.
7. Дайте описание на явлението двойно пречупване в кристалите (обикновени и необичайни лъчи, призма на Никол) и изкуствената анизотропия.
8. Каква е дисперсията на светлината? Как класическата електронна теория обяснява нормалната и аномалната дисперсия на светлината?
9. Определете топлинното излъчване. Какъв беше проблемът с топлинното излъчване? Формулирайте законите на Кирхоф, Стефан-Болцман, Виена, Рейли-Джинс.
10. Формулирайте хипотезата на Планк и обяснете как е възможно да се реши проблемът с топлинното излъчване с негова помощ. На какви идеи на класическата физика противоречи хипотезата?
11. Представете експериментални закони за фотоелектричния ефект. Какви идеи използва Айнщайн, за да обясни фотоелектричния ефект?
12. Как А. Комптън приложи идеята за корпускулярната природа на светлината, за да обясни новото физическо явление, което откри (ефектът на Комптън)?
13. Дайте дефиницията на спектъра, спектралната серия. Обяснете разликата между спектрите на газовете и спектрите на нагретите твърди тела. Обяснете как моделът на Бор за водородния атом обяснява спектралната серия на водорода.
14. Формулирайте хипотезата на де Бройл. Какви са трудностите при разбирането на идеята на де Бройл за двойствеността на вълната и частиците на всяка частица? Как хипотезата на де Бройл обяснява третия постулат на Бор?
15. Какъв е физическият смисъл на връзката на неопределеността? Какви изводи следват от него? Как можем да използваме тази връзка, за да оценим радиуса на първата орбита на Бор и енергията на един електрон в основно състояние за водороден атом?
16. Каква хипотеза беше потвърдена от експеримента на Дейвисън и Гермър? Сравнете определянето на състоянието на частица в класическата и квантовата механика. Обяснете как приетата хипотеза за значението на вълновата функция е в съответствие с връзката на неопределеността.
17. Във вълновата оптика принципът на суперпозиция е възприет за вълнови полета (за амплитуди), а не за интензитети на светлината. Как е формулиран принципът на суперпозицията в квантовата физика? Какво означава условието за нормализация за вълновата функция?
18. Представете изразите за времето и стационарните уравнения на Шрьодингер и обяснете как могат да се използват: а) за описание на състоянието на електроните във водороден атом; б) за описание на състоянието на квантов осцилатор?
19. Формулирайте идея за полукласическото приближение в квантовата
21. Обяснете разликата в описаниетосъстоянието на електрон във водороден атом в модела на Бор и модела на водородоподобен атом от уравнението на Шрьодингер. Покажете как се запълват електронните обвивки в последния случай.
22. Каква е разликата между термодинамичните и статистическите методи за изследване на свойствата на материята? Представете извеждането на основното уравнение на MKT за идеален газ и обяснете значението на налягането и температурата в газ от гледна точка на MKT.
23. Представете експериментални данни за дифузия, вискозитет, топлопроводимост в газове и дайте обяснения за тези явления от гледна точка на MKT.
24. Как се поставя проблемът в статистическата физика? Как се въвеждат понятията микросъстояние, фазово пространство, вероятност на състоянието, функция на разпределение, средна стойност на физична величина?
25. Как се решава задачата с разпределението на молекулите по скорости (разпределение на Максуел)? Как се въвеждат понятията V ,
26. Каква е идеята зад метода на Гибс? И как да изразя функцията на разпределение на Гибс за каноничния ансамбъл?
27. Покажете как разпределенията на Максуел и Болцман се получават от функцията на разпределение на Гибс, приложена към идеален газ.
28. Какви са характеристиките на статистическото описание на квантовите системи? Каква е разликата между квантовата механика и статистическата вероятност? До какви изводи води принципът на идентичност на квантовите частици?
29. Как се използва полукласическото приближение и концепцията за плътността на състоянията, за да се опише електронният ферми газ в металите? Как се въвежда понятието квазичастици?
30. Въведете концепцията за разпределението на Ферми, нивото на Ферми в квантовия модел на свободните електрони в металите и покажете как този модел обяснявапроблемът с топлинния капацитет на металите.
31. Представете експериментални данни за топлинния капацитет на кристалите и покажете как те могат да бъдат обяснени в модела на Айнщайн и Дебай.
32. Обяснете как концепцията за фонони опростява разглеждането на проблема с вибрациите на решетката.
33. Какво представлява теорията на зоните? Как се обяснява съществуването на метали, полупроводници и диелектрици?
34. Как простите теории на лентовата теория обясняват състоянието на електроните и дупките във вътрешните и външните полупроводници?
35. Дайте експериментални данни за явлението свръхпроводимост. Какво е HTSC - високотемпературна свръхпроводимост?
36. Очертайте еволюцията на естествено-научните идеи за нашия свят от Галилей и Нютон до края на ХХ век. От какви елементарни частици се състои нашата Вселена и какви видове взаимодействия съществуват между тях?