2. Hogyan változik a töltött részecske mozgási energiája elektrosztatikus térben, ill. mágneses térben?

Átírás

1 Vizsgakérdések Fizika II. I. Mi jellemzi az elektromágeses mezőbe mozgó töltött részecskék eergia- és pályaviszoyait?. Írja fel a töltött részecskékre ató Loretz-erőt kifejező összefüggést! F qe q( v B) q: töltési részecske ; B: mágeses idukció ; v: sebesség ; E: villamos térerő ; F: erő. Hogya változik a töltött részecske mozgási eergiája elektrosztatikus térbe, ill. mágeses térbe? villamos térbe: mv mv q( U U mv mágeses térbe: mv mozgási eergiája em változik mágeses térbe 3. Milye pályá mozog a töltött részecske elektrosztatikus térbe? qe parabola pályá mozog r vt m t 4. Milye pályá mozog a töltött részecske mágeses térbe, a a sebesség merőleges, ill. a páruzamos az v idukcióval? B F qvb körmozgás v B F F q( v B) v=álladó 5. Milye a pálya, a tetszőleges a sebesség iráya? egyeletes meetemelkedésű csavarvoal 6. Milye pályá mozog a töltött részecske elektromágeses térbe, a a villamos térerősség és az idukció páruzamos? em egyeletes emelkedésű csavarvoal II. Értelmezze az elektromágeses sugárzás ullám- ill. részecske-természetét!. Sorolja fel, ogy milye kísérletek v. jeleségek igazolták az elektromágeses sugárzás ullám- ill. részecske-természetét! ullám: iteferecia, elajlási jeleség igazolják, részecske: féyelektromos jeleség, compto-effektus igazolja. Mibe rejlik a jeletősége a Plackféle sugárzási törvéyek? testek az elektromágeses sugárzást em folytoos, aem adagokba úgyevezett kvatumokba bocsájtják ki W 3. Melyek a fotoeffektusál észlelt törvéyszerűségek? kilépő elektrook eergiája függ a megvilágító féy frekveciájától, kilépő elektrook száma a féy itezivitásától függ, a jeleség pillaatszerűe következik be, adott fém esetébe megatározott frekvecia féyre törtéik 4. Ezek alapjá milye következtetésre jutott Eistei? féybe fotook közvetítik az eergiát, elektromágeses ullám adagokba továbbítja az eergiát

2 5. Írja fel az Eistei-féle féyelektromos egyeletet és értelmezze! mvmax Wki Wki : kilépési muka Wki mvmax Wf W elektro mozgásieergiája, W fotoeergiája, ki : plackálladó6,66 34 Js, f frekvecia[ Hz] 6. Mit bizoyított a Compto-effektus és ogya? bizoyította: rötgesugárzásba megatározott eergiájú és impulzusú fotook mozogak. Csak úgy értelmezető a ullámossz övekedés a az elektromágeses sugárzás fotookból (részecskékből) áll ezekbe a jeleségekbe 7. Írja fel a Compto-effektus sorá tapasztalt ullámossz-övekedésre voatkozó összefüggést, és értelmezze azt! ( cos ) : Plack álladó ; m : elektro yugalmi tömege ; c: féysebesség ; α: o m c szórási szög 8. Írja fel a Compto-effektus ullámossz-övekedéséez vezető foto-elektro ütközésre voatkozó megmaradási tételeket kifejező összefüggéseket! kosziusz tétel (impulzus megmaradás), eergia megmaradás pe p p p pcos mc We mc pc p m c po: ütközés előtt a foto impulzusa ; p: az ütközés utá ; pe: elektro impulzusa az ütközés utá v: az eredeti frekvecia ; v: a szórt sugárzás frekveciája ; moc az elektro yugalmi eergiája ; We: elektro eergiája az ütközés utá ; m: foto tömege ; c: féysebesség ; alfa: eltérítés szöge III. Mi jellemzi a klasszikusak evezető atommodelleket?. Mi a Ruterford-féle atommodell léyege, és mi a ibája? léyege: középe a pozitív töltésű mag, körülötte a egatív töltések ibája: gyorsuló töltött részecske elektromágeses sugárzást bocsájt ki, így az elektrook a csökkeő eergia miatt bele kée zuaia a magba. Írja fel a Bor-féle posztulátumokat! a, az atomokba az elektrook csak megatározott sugarú pályáko kerigetek, ezeke a pályáko em sugározak b, csak olya pályá kerigeek, aol az elektro perdülete /π egész számú többszöröse megegedett elektropályákra érvéyes: mvr aol =,,3 ; az elektro perdülete /pi c, két elektropálya közti átmeet sorá az elektro v adagokba bocsájt ki vagy vesz fel eergiát: W W 3. Milye kvatumszámokat ismer? főkvatumszám: mellékkvatumszám: l mágeses kvatumszám: m spikvatumszám: s 4. Mi a köztük levő kapcsolat? =,,3 ; l=,,, -; m= -l,, +; s=+/-/ mvr 5. Melyik mit jellemez? a főkvatumszám az elektro eergiáját pályasugár kerületi sebesség, a mellékvatumszám az ellipszispálya kis-agy tegelye közti kapcsolatot, a mágeses kvatumszám mozgó elektro által keltett mágeses tér és a külső tér kapcsolata, a spikvatumszám az elektro tegely körüli forgása

3 6. Fogalmazza meg a Pauli-féle tilalmi elvet! egy atomba em leet olya elektro amiek mid a 4 kvatumszáma azoos (legalább a spibe el kell tériük) IV. Milye kvatummecaikai alapfogalmakat és törvéyeket ismer?. Írja fel és fogalmazza meg a de Broglie-féle ayag-ullám egyeletet! kgm : ullámossz [ m], m : tömeg, p : impulzus[ ], v : sebesség p mv s. Mit fejez ki a Heiseberg-féle atározatlasági elv? mikroobjektumok eseté bizoyos meyiség párok em atározatók meg egyidejűleg, tetszőleges potossággal 3. Milye tulajdoságú meyiségpárokra voatkozik? ullám tulajdoság részecske természet 4. Írja fel és fogalmazza meg a Heiseberg-féle atározatlasági relációkat! W t az eergia mérés és időtartam-mérés szorzata em leet kisebb mit a Plack-álladó az impulzus és elymérés szorzata em leet kisebb mit a Plac-álladó p x 5. Mit tartalmaz a komplemetaritás elve? A ullám és részecske tulajdoság az ayagak egymást kiegészítő jellemzője Bor-féle, ullám és részecske tulajdoság az ayagak egymásak kiegészítő jellemzője 6. A stacioárius Scrödiger-egyeletez vezető út: ogy lesz állóullám a Bor-modellből; milye alapösszefüggések vezetek az egyeletez? r debroglie m x állóullám ( x, t) Acos si t d dx d dx 4 4 m W ki d dx 4 7. Írja fel a stacioárius Scrődiger-egyeletet és értelmezze a bee szereplő meyiségeket! d m ( W W ) : pot kietikuseergia Wki W W pot dx : ullámfüggvéy, m : tömeg, 8. Milye fizikai tartalom redelető a Scrődiger-egyeletbe szereplő ullámfüggvéyez? 9. Sorolja fel a stacioárius Scrődiger-egyelet 3 alkalmazását! a, egydimeziós dobozba zárt elektro b, alagút-effektus c, atomba kötött elektro

4 V. Értelmezze a fémek vezetését!. Értelmezze a fémes kötést a szabad elektro-modell alapjá!. Értelmezze a vezetőképesség fogalmát a szabad elektro-modell alapjá! 3 mv t kt vt : termikussebesség, k : Boltzmaálladó vt T ( aráyos) villamos teret kapcsoluk: ma=ee mozgási egyelet, e: elektro töltése a=ee/m ütközés az elektro v=aτ ee l e l v F E F evátl v vátl m vt m vt l: közepes szabad útossz amit egy elektro ütközés között megtesz γ: fajlagos vezetőképesség 3. Hogya függ a fémek elleállása a őmérséklettől a szabad elektromodell alapjá, ill. a ullámmodell alapjá? T T aráyos 4. Hogya értelmezető a fémek fajlagos vezetőképessége a ullámmodell alapjá? aladó ullámkét kezeljük az elektrookat x α: szórási téyező, I: itezitás I e W e lk ( WF, T ) mv ( W ) t s F F T I : fermieergia T VI. Értelmezze a Hall-effektust! Hogy adódik a Hall-feszültség?

5 VII. Szilárd testek sávelmélete a szabadelektro-modell és a ullámmodell alapjá.. Mit evezük tiltott ullámosszak, ill. tiltott eergiáak? tiltott ullámossz az a ullámossz amivel a vezetésbe résztvevő elektro em redelkezetek d ; (,,3,...) tiltott eergia: tiltott impulzusoz tartozó eergia (tiltott impulzus: a tiltott ullámosszoz tartozó impulzus) Pt W Pt: tiltott impulzus ; Wt: tiltott eergia t m. Hogya csoportosítjuk a szilárd testeket a sávelmélet alapjá? szigetelő ayagok (agytiltott sáv), félvezető ayagok (kis tiltott sáv, köye átugorató), fémek (vezető ayagok): vagy ics elektro a vákuumsávba vagy átfedés va a valecia és a vezetési sáv között 3. Értelmezze az egyes típusokat a vezetés szempotjából! VIII. A Fermi-Dirac statisztika elemei.. Defiiálja a Fermi-eergiát! K őmérséklete a legagyobb betöltött eergia szit a vezetésbe résztvevő elektro számára, agyobb őmérséklete a félig betöltött eergia szit. Mi a fizikai tartalma a Fermi-eergiáak, mit a fémekre jellemző kémiai poteciálak? a Fermi-eergia a fémekél megegyezik a kémiai poteciállal (µ) Wf=µ kémiai poteciál: az az eergia mely a redszer részecskeszámát egyel való öveléséez szükséges: G U pv TS N N 3. Defiiálja a kilépési mukát! W ki W WF az elektrook megtöltik a poteciál gödröt a Fermi szitig a gödör széle és a Fermi szit közti külöbség a kilépési muka 4. Milye kapcsolatba va a Fermi-eergiával? W W W ki F

6 5. Ábrázolja a Fermi-Dirac statisztika eergiaeloszlási függvéyét! IX. Az éritkezési feszültségek és a termoelektromos jeleségek.. Értelmezze a Volta-feszültséget és a Galvaifeszültséget! Volta-feszültség: Uv A-B felületek közötti feszültség Galvai-feszültség: Ug A -B éritkezési potok oldalá az éritkezési potok külső részé lép fel. Mi a Seebeck-effektus léyege? a két egymással éritkező fém vagy félvezető egyik éritkezési potját melegítjük akkor a pot közt feszültség jö létre, zárt kör eseté áram folyik 3. Mi a Peltier-effektus léyege? a két egymással éritkező fém vagy félvezető áramot vezetük át, az egyik pot felmelegszik, a másik pot leűl Q F : peltieregyüttató T X. Az ayagok mágeses tulajdoságai. Ferroelektromosság.. Hogya atározató meg szilárd test belsejébe a mágeses idukció vektora? H H M B r. Mit evezük mágesezettség vektoráak? a mágesezettség vektora megegyezik az ayag egységyi térfogatába találató máges dipól mometummal. Teát a ~= a mágeses dipól mometum sűrűsége m M m: mágeses dipól mometum v 3. Mi a kapcsolat az idukció vektora és a mágesezettség vektora között? B r H H M M H( ) H M: mágesezettség vektora ; kappa: mágeses szuszceptibilitás 4. Magyarázza meg a dia-, para-, és ferromágeses tulajdoságot! diamágeses ayag: térrel szembe keresztbe fordul r paramágeses ayag: beáll a mágeses tér iráyába (páruzamosa) r ferromágeses ayag: B em lieárisa változik r 9 5. Ismertesse a ferromágeses ayagok mágesezési görbéjét!

7 6. Mi jellemzi a ferroelektromos ayagokat? D: villamos eltolás ; E: villamos térerősség XI. Kodezált ayagok fizikájáak alkalmazásai I.. Mi a piezoelektromosság? bizoyos kristályok ayagok külső yomás atására felületé töltés jeleik meg (pl. kvarc SiO). Mi az elektrosztrikció? villamos térbe elyezett dielektrikum alakváltozást szeved, a permittivitása külöbözik a köryezettől 3. Mit evezük folyadékkristályak? olya ayagok melyekbe a molekulategelyek iráyredezettsége megvalósul, a tömegközéppotok redezettsége azoba tetszőleges leet 4. Milye folyadékkristály-szerkezeteket ismer? ematikus, szmektikus, koleszterikus 5. Melyikre mi jellemző? ematikus: ossztegelyek páruzamosak, tömegközéppotok em szmektikus: réteges rétege belül a ossztegelyek és a tömegközéppotok azoos síkba (páruzamosak a ossztegelyek) koleszterikus: réteges rétege belül a tegelyek és a tömegközéppotok azoos síkba, egymást követő rétegeket összekötve térbeli csavarvoalat kapuk 6. Hogy működik a folyadékkristályos kijelző (térvezérelt csavart ematikus cella)? polarizálja a féyt a polarizátor, poláros féy rezgési síkját a folyadékkristály molekulák 9 -kal elforgatják, át tud juti a. polár szűrő, a tükörről visszaverődik féy. Ha az elektródokra feszültséget kapcsoluk a folyadékkristályok beállak a tér iráyába, így a poláros féyt em forgatják, az em jut át a. szűrő ics féy 7. Mi jellemzi a szupravezetőket? azok az ayagok melyek elleállása egy kritikus őmérséklet alatt gyakorlatilag ullára csökke, szupravezető ayag kitaszítja magából az idukció voalakat 8. Rajzolja fel és értelmezze a küszöbérték-görbét! 9. Mi jellemzi a másodfajú szupravezetők küszöbérték-görbéjét?. Mi a Meisser-Ocsefeld effektus léyege? mágeses térbe elyezett szupravezető kiveti magából a mágeses fluxust mikor átlépi a kritikus őmérsékletet

8 . Ismertesse a szupravezetők működéséek alapelvét (BCS elmélet)!) szupravezető állapotba a rács iojáoz közeledő elektro megzavarja az io rezgésállapotát, eek következtébe az io kvatált mecaikai eergiát emittál. Mecaikai eergia kvatoja a foo. Az io létreozza a foo teret elletétes spiű elektro elektropárra alakul (Cooper pár): a pár spije a spiű részecskékre em érvéyes a Pauli elv és a Fermi-Dirac statisztika XII. Kodezált ayagok fizikájáak alkalmazásai II.. Mi jellemzi a féyabszorpciót, a spotá emissziót és a stimulált, vagy idukált féyemissziót?. Mi a lumieszcecia léyege? bizoyos ayagokat a gerjesztük, a gerjesztő atás elmúlta utá is rövidebb-osszabb ideig féyt bocsájt ki bizoyos ayag gerjesztése megszüte utá rövidebb-osszabb ideig féyt bocsájtaak ki 3. Értelmezze a fluoreszceciát a sávelmélet segítségével! 4. Értelmezze a foszforeszceciát a sávelmélet segítségével! 5. Mit jelet a lézerekre jellemző populáció iverzió? N>N gerjesztett állapotú elektroból va több XIII. Az atommag jellemzői, radiokativitás, mesterséges magfolyamatok.. Mi a tömegszám? egész számra kerekített atomtömeg, a protook és eutrook száma együttese (ukleook) A. Mit evezük tömegdefektusak? az atommag tömege em akkora mit a ukleojai együttes tömege m Z ( A Z m M (a külöbség a kötési eergia) mp ) Z N 3. Mit értük az atommag kötési eergiájá? azaz eergia amely felszabadul akkor mikor az atommagot részeiből rakjuk össze illete aoz szükséges ogy az atommagot részeire botsuk

9 4. Mi a kapcsolata a tömegdeffektussal? a ukleook tömege és az összerakott atommag tömege közti külöbség a kötési eergia mc 5. Hogya értelmezető Yukawa elmélete alapjá a magerő? W k 6. Sorolja fel és jellemezze az atommag-modelleket! csepp-modell: vízcsepp aalógia, éj-modell: protook és eutrook éjakba redeződek, egyesített model: kettő együtt, ukleook kollektív mozgást végezek, rezegek 7. Sorolja fel a Weizsacker-féle kötési eergia-képlet tagjait! W W W W W W k V F C A P Wk: kötési eergia abszolút értéke, Wv: térfogattal aráyos eergia, Wf: fermi eergia, Wc:coulomb eergia (sok proto taszítja egymást), Wa:aszimmetria miatt ( vagy p száma több), Wp: pár eergia (a páros +, a páratla -) 8. Defiiálja a radioaktivitás jeleségére jellemző aktivitás fogalmát! dn a időegység alatt elbomló atommagok száma dt 9. Mi a mértékegysége? [a]=/s= becquerel=bq. Írja fel a radioaktivitásra jellemző bomlási törvéyt, és értelmezze! λ bomlási álladó, bomolatla magok száma idővel expoeciálisa csökke dn N t N l t N N e No: az atommagok száma a kezdeti időpillaatba dt N. Mi az α-sugárzás? He-atommag kilépése a magból, megváltozik az ayag+eergia szabadul fel, kis átatoló képességű agy tömegszámú atommagokál lép fel, az atommagból egy élium atommag lép ki. Hogya változik eek sorá az atommag redszáma és tömegszáma? 4 4 X He Y A Z A Z 3. Milye típusai vaak a β-bomlásak? β-: eutro alakul protoá β+: proto alakul eutroá 4. Írja fel az ezek sorá lejátszódó folyamatokat! Z : p e ; X Y e : p : atieutríó, e ; A Z A X : eutríó, e Z Z Y e : pozitro( atielektro) 5. Mi jellemzi a γ-sugárzást? agyeergiájú elektromágeses sugárzás, agy az átatoló képessége, α és β sugárzás kísérő jelesége 6. Milye folyamato alapul az atomreaktor működése? magasadás (fisszió): bombázó részecske (eutro) atására az atommag két részre szakad

10 7. Értelmezze a magasadásra jellemző lácreakciót! leggyakoribb reakció: 9U 56Ba 36Kr 3 U atomot eutroal törtéő bombázására két magra: báriumra és kriptora asad, miközbe agy eergia szabadul fel,+ szabad eutrook, melyek újabb Urá magokat asítaak fel 8. Mi a magfúzió léyege? kis tömegszámú atomok agyobb tömegszámúvá való egyesülése, végeredméy eergetikailag kedvezőbb elem + sok eergia 9. Írjo fel példakét egy fúziós reakciót! 3 4 D T He eergia D : deutériumt, : trícium(mi didrogéizotópjai) XIV. Dirac lyukelmélete és az elemi részecskék.. Írja fel a Dirac-féle lyukelmélet alapját képező egyeletet és értelmezze! részecske eergiája és impulzusa: mc mv W mc ; p mv v v c c W ( pc) ( mc ) teát adott p impulzusú részecske eergiája leet + és - is. Értelmezze ez alapjá a lyukelméletet! egatív eergia: egatív tömeget feltételez; vákuum leet ilye a egy elektroal ayi eergiát közlük ogy pozitívba megy át, elyé lyuk marad + töltéssel 3. Hogya csoportosítatók az elemi részecskék? tömegük alapjá 3 csoport:.leptook (legköyebb),. mezook, 3. bariook (legeezebb) + fotook; em sorolató be, ics tömege, ics atirészecskéje, spije 4. Mik a leptook? legköyebb elemi részecskék, 6 db va belőlük+ 6db atirészecske 5. Sorolja fel az ide tartozó részecskéket! elektro, pozitro, elektro eutríó, ati eutríó, müo, ati müo, müo eutríó, ati müo eutríó, tau, ati tau, tau eutríó, ati tau eutríó 6. Mik az ayag alapvető építőkövei? kvarkok és leptook (u és d kvarkbél proto, eutro és elektro), proto és eutro 3db kvarkból áll 7. Melyek az alapvető kölcsöatások?.erős kölcsöatás: legerősebb az atommag ukleojait összetartó erő; közvetítő részecske: π-mezo; kvarkokat összetartó erő; közvetítő részecske: glüo. elektromágeses: villamos töltéssel redelkező részecskék közt közvetítő részecske: foto 3.gyege kölcsöatás: β bomlásál; közvetítő részecske: spíű W és Z részecske (az elektromágeses és gyege kölcsöatások összetartozak) 4.gravtiációs kölcsöatás: mide létező részecske között at; közvetítő részecskéjét még em fedezték fel (gravito)