1. Wyjaśnij korzystając z rysunku, co nazywamy wektorem położenia, przemieszczenia, prędkości średniej .

Wektor położenia r ciała, inaczej zwany promieniem wodzącym tego ciała, określa położenie ciała względem danego układu odniesienia. Jest to wektor łączący początek układu odniesienia z aktualnym położeniem ciała w przestrzeni.

Wektor przemieszczenia Δr jest to różnica geometryczna dwóch wektorów położenia ciała. Wektor przem. łączy początkowe położenie ciała z jego położeniem końcowym określonym dla danego czasu obserwacji.

Prędkość średnia jest to stosunek przemieszczenia, czyli zmiany położenia do zmiany czasu, w jakim ten ruch nastąpił V_śr= Δr/ Δt Δr= r₂- r_{1 ,} Δt= t₂ -t₁ Prędkość średnia jest wektorem, ponieważ została otrzymana z podzielenia wektora Δr przez skalar Δt.

2. Podać najprostszy przykład wykorzystania pojęcia pochodnej w kinematyce.

Przy pomocy pochodnej możemy zdefiniować chwilową prędkość ciała. Prędkość chwilowa jest pierwszą pochodną wektora położenia względem czasu. V= dr / dt

3. Trzy zasady dynamiki Newtona

I zasada dynamiki (zasada bezwładności)

Gdy na ciało nie działa siła lub działające siły równoważą się, to ciało to pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym względem inercjalnego układu odniesienia.

II zasada dynamiki

Ciało, na które działa siła niezrównoważona F, porusza się względem inercjalnego układu odniesienia ruchem przyspieszonym z przyspieszeniem a proporcjonalnym do wartości tej siły, skierowanym i zwróconym tak samo, jak działająca na ciało siła. Współczynnikiem proporcjonalności w tym równaniu jest masa ciała. a=F/m

III zasada dynamiki

Gdy ciało A działa na ciało B siłą Fa, wtedy ciało B działa na ciało A jednocześnie siłą równą co do wartości, równoległą i przeciwnie zwróconą do siły Fa. Fa= -Fb

4. II zasada dynamiki jako związek pomiędzy siłą towarzyszącą jej zmianą pędu.

Pęd p. materialnego definiowany jest wzorem p=m*V. pęd jest wektorem. Jeśli na p. materialny działa siła zewnętrzna F to jego pęd zmienia się: dp/dt =F bo p=m*V= mat, dp/dt= ma=F. Jeśli na p. materialny nie działają siły zewnętrzne, to jego pęd jest stały. Taka sama zasada obowiązuje dla układu pkt. Materialnych: pęd całkowity nie zmienia się dopóki nie działają siły zewnętrzne.

5. Powiązać pracę siły działającej na ciało z przemieszczeniem (załóżmy b. małym) tego ciała.

Praca jest to iloczyn skalarny wektora stałej siły F i wektora przemieszczenia Δr wywołanego działaniem tej siły W= IFI* I ΔrI

6. Prawo powszechnego ciążenia lub prawo Coulomba ( w zapisie wektorowym i skalarnym)

Prawo powszechnego ciążenia głosi, że między dwoma dowolnymi punktami materialnymi działa siła wzajemnego przyciągania wprost proporcjonalna do iloczynu mas tych punktów i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. F= GMm/r2

W postaci wektorowej prawo powsz. ciązenia można zapisać jako: Fg= -Gm1m2/r2r *r₀ (r₀/r -wektor jednostkowy w kierunku prostej łączącej ciała).

Prawo Coulomba. Siła działająca między ładunkami elelktr. Jest proporcjonalna do ich iloczynu i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. Fc= Q1Q2/r² * 1/ 4piE₀ Prawo Coulomba w zapisie wektorowym: Fc= Q1Q2/ r³ *r* 1/ 4piE₀ , gdzie r jest wektorem łączącym Q1 z Q2

7. Co nazywamy polem siły. Co to znaczy że pole można czasem traktować jako samodzielny byt?

Polem elektrostatycznym nazywamy przestrzeń, w której na ładunki elektryczne działają siły. Jest ono niezmienne w czasie i nie wymaga do swego istnienia stałego doprowadzenia energii. Pole jest to jeden byt fizyczny, ponieważ kiedy ciało ginie, to pole jeszcze istnieje.

8. Definicja natężenia pola elektrostatycznego]

Natężeniem pola elektrostatycznego w danym punkcie nazywamy stosunek siły elektrycznej działającej w tym punkcie na umieszczony tam ładunek próbny do wartości tego ciała. E= Fu/q [W/C] Natężenie pola elektrostat. Zależy od ładunku źródła pola i kwadratu odległości.

Potencjałem pola elektrostat. Nazywamy iloraz energii potencjalnej punktowego ciała naelektryzowanego ładunkiem q i wartości tego ładunku. V= Ep/q

9. Co to są linie pola ( dla wybranego pola). Narysować linie pola dla źródła kulistosymetrycznego i jednorodnego.

Linie pola są to krzywe, do których wektor natężenia pola jest w każdym punkcie styczny. Liczba linii pola przebijających powierzchnię jednostkową prostopadłą do nich odpowiada wartości natężenia E.

10. powiązać pracę związaną z bardzo powolnym przemieszczaniem ciała w polu grawitacyjnym (lub elektrostatycznym) z wielkościami ch-zującymi pole i samo ciało.

Praca wykonana w polu grawitacyjnym, nie zależy od drogi po której przemieszczamy ciało, a zależy jedynie od początkowego i końcowego położenia ciała i iloczynu mas ciała. W_A→B=GMm (1/r_B - 1/r_A)

11. Wyjaśnić (jednym zdaniem) jak znajduje się natężenie pola elektrostatycznego (lub graw.) jeśli źródło składa się z kilku punktowych fragmentów pozostających w różnych miejscach

W przypadku super pozycji kilku pól natężenie pola w danym punkcie jest wektorem wypadkowym poszczególnych pól (a potencjał jest sumą algebraiczną)

12. Określić kiedy prawo Gaussa daje się wykorzystać do znajdowania pola grawitacyjnego (elektrostatycznego) i zilustrować wybranym przykładem.

Mamy nieskończony naładowany pręt o gęstości stałej G oraz otaczający go zamknięty walec. Należy obliczyć E w odległości r od pręta.

Jako powierzchnię Gaussa wybraliśmy walec. Ładunek wewnątrz walca wynosi Gl. Z prawa Gaussa E 2πrl=Gl/ E₀ E ds.=Q/ E₀ E=G/ 2πr E₀

13. Wyjaśnić jak, nie posiadając igły magnetycznej, stwierdzić obecność pola magnetycznego. 1.za pomocą opiłków żelaza (w polu magnetycznym zachowują się jak dipole i ustawiają się wzdłuż linii pola)2.badając tor ładunku przemieszczającego się w danym obszarze (siła Lorenza)3.badając siłę działającą na przewodnik z prądem (siła Lorentza)

14. Podać i omówić wzór na siłę Lorentza.

F= qE + Bx qV

E - natężenie pola elektrycznego

B - indukcja pola magnetycznego

15. Skąd bierze się pole magnetyczne w przyrodzie i w technice.

Źródłem pola mag w przyrodzie i technice są poruszające się ładunki wokół których działają siły magnetyczne. Również wokół przewodników z prądem, magnesów stałych

16. Co wyznacza linie pola magnetycznego i jaka jest podstawowa różnica między przebiegiem linii pola magnetycznego i np. linii pola grawitacyjnego.

Linie pola magnetycznego wyznaczają inne magnesy, które zawsze ustawiają się wzdłuż nich.

Linie pola mag są liniami zamkniętymi, linie pola graw są prostymi.

17. Prawo Biota- Savarta (wzór i omówienie

Podaje wartość indukcji magnetycznej pola B_p wytworzonego w próżni W w punkcie P w odległości r od elementu o długości dla przewodnika, przez który płynie prąd elektryczny I

18. Prawo Ampere'a - treść i warunki wykorzystania (zilustrować przykładem przewodnika prostoliniowego lub solenoidu).

Krążenie wektora natężenia pola mag. po dowolnej krzywej zamkniętej jest równe algebraicznej sumie natężeń prądów przepływających przez powierzchnie napiętą na tej krzywej.

∑BH∆l = μ₀* I

19.Prawo Faradaya (wzór i omówienie)

Siła elektromotoryczna indukowana w obwodzie zamkniętym jest równa stosunkowi zmiany strumienia indukcji mag. objętego tym obwodem do czasu, w którym ta zmiana następuje.

F= gV x B ΦB- strumień indukcji mag.

E= -dΦB / dt dt- czas, w którym następuje zmiana

SEM= -dΦB / dt E- siła elektromotoryczna indukcji

20.W jaki sposób zmienny prąd w uzwojeniu pierwotnym transformatora (powietrznego) wytwarza prąd w uzwojeniu wtórnym?

Cewki transformatora są ze sobą sprzężone magnetycznie, przez wspólny rdzeń (może być nim powietrze). Jeżeli uzwojenie pierwotne zostanie dołączone do źródła napięcia przemiennego, płynący przez nią prąd wytwarza w rdzeniu zmienne pole magnetyczne. Pole to indukuje napięcie w uzwojeniu wtórnym.

21. Reguła Lenza

Prąd indukowany ma taki kierunek przepływu, że przeciwdziała przyczynie swojego powstania.

22.Czym jest fala elektromagnetyczna

Są to sprzężone pola elektryczne i magnetyczne rozchodzące się w przestrzeni

S= E x H (E H)

1. Fale e.m są to fale poprzeczne, tzn Ei H są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali

2. Wektory E i H drgają w fazie tzn. węzły i strzałki obu wypadają zawsze w tych samych miejscach.

23.Najkrótsza definicja fali

Fala- okresowe zaburzenie rozchodzące się w ośrodku lub przestrzeni

24.Fala harmoniczna -równanie

x= A sin [2πƒt + φ]

x-wychylenie, A- amplituda, ƒ- częstotliwość (1/T), t- czas, φ- przesunięcie fazowe

25. Związki pomiędzy parametrami fali

Okresem T, częstotliwością f, długością λ, prędkością V

1. f= 1/ T [1Hz = 1/1s]

2. λ= v/f [1m= 1m/1s * 1s]

26.Które obserwacje dotyczące zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego nie dały się wyjaśnić na gruncie teorii falowej

Na gruncie teorii falowej nie można wyjaśnić:

- z teorii falowej wynika, że energia fotoelektronów powinna wzrastać przy wzroście natężenia wiązki światła. Okazuje się, że w zjawisku fotoel. E_k fotoelektronów nie zależy od natężenia światła.

-zgodnie z teorią falową efekt fotoel. powinien występować dla dowolnej częstotliwości światła, ale pod warunkiem, że natężenie światła jest dostatecznie duże. Wyniki badań wykazały, że dla każdej powierzchni istnieje ch-czna częstotliwość graniczna f₀. Dla częstotliwości mniejszych od f₀ zjawisko fotoel nie występuje niezależnie od tego, jak silne będzie oświetlenie

-dla danej fotokatody liczba emitowanych elektronów jest proporcjonalna do natężenia światła

27. Jakie fakty związane z przechodzeniem elektronów przez maleńki otwór nie dają się wyjaśnić gdyby traktować elektrony jako cząstki

Gdyby traktować elektrony tylko jako pojedyncze cząstki nie można by wyjaśnić ich dyfrakcji i interferencji na kryształach.

28. Wyjaśnić pojęcie dualizm falowo- korpuskularny, podać treść hipotezy de Broiglie'a i jego wzór w wersji wektorowej

Dualizmem falowo -korpuskularnym nazywamy sposób opisu makroobiektów i konieczność brania przy tym pod uwagę ich falowej i korpuskularnej natury. W celu wyjaśnienia najprostszych właściwości mikro obiektów należy uwzględnić równocześnie obie natury.

Hipoteza de Broglie'a

Ludwik de Broglie wysunął hipotezę, że dualizm korpuskularno-falowy jest zjawiskiem powszechnym i, że powinien on występować także wtedy gdy mamy do czynienia z cząstkami materialnymi których masa spoczynkowa jest różna od zera.

Wg tej hipotezy każda cz. materialna poruszająca się ruchem jednostajnym prostoliniowym jest skojarzona z falą, której parametry (V, λ) są związane z wielkościami mechanicznymi cząstki (p i E). Jak więc np. poruszającemu się elektronowi można przypisać cechy fali, długości częstotliwość f.

p= ħ * k, p=h/k, k= 2π / λ, ħ= h / 2π, h- stała Plancka, p- pęd cząstki

29. Zasada superpozycji dla fal

Jeżeli przez jakiś obszar przestrzeni przechodzą dwie lub więcej fal, to każda z nich rozchodzi się tak, jak gdyby inne nie istniały. Wypadkowe działania fal uzyskujemy przez geometryczne zsumowanie działań fal poszczególnych.

Działanie może tu oznaczać np. -przesunięcie cząstki ze stanu równowagi, -zmiany natężenia pola (elektr, mag). Fale elektromag spełniają tę zasadę ściśle, inne fale z przybliżeniem.

30. Konstrukcja czoła fali metodą Huygensa

Każdy element powierzchni, do której dotarła fala, staje się źródłem fali elementarnej. Suma nowo powstałych fal przedstawia dalszą propagację fali, przy czym nie uwzględnia się obwiedni wstecznej

31.Interferencja i warunki jej występowania

Zjawisko interferencji w optyce zachodzi tylko dla spojnych (taka sama częstotliwość i stała różnica faz) fal harmonicznych. Interferencja polega na nakładaniu się fal i ich miejscowym wygaszeniu lub wzmacnianiu.

Aby zaobserwować interferencję światło z jednego źródła trzeba rozdzielić, można tego dokonać za pomocą: szczelin, zwierciadeł lub pryzmatów

32. Doświadczenie Younga z soczewką

a sin θ = λ a-szerokość szczeliny, λ- długość fali, ∆x- różnica dróg, θ- nachylenie promieni

33.Czym różni się rozkład natężenia światła dla przypadku np. 5 szczelin(bardzo wąskich)w porównaniu do dwóch szczelin.

Wzór interferencyjny dla 5 szczelin I(δ)= I₀[sin²(5/2 δ) / sin²(δ/2)] I- natężenie, δ- różnica dróg.

W przypadku 5 szczelin natężenie światła w maksimach będą znacznie większe niż dla 2 szczelin, pyzatym na ekranie będzie można zaobserwować (między maksimami głównymi) maksima poboczne w ilości N-2, czyli 3 dla 5 szczelin i 0 dla 2 szczelin.

34. Co wspólnego ma dyfrakcja z interferencją?

Z interferencją mamy doczynienia gdy szerokość szczelin a << λ, wtedy otrzymujemy prążki o jednakowym natężeniu.

W praktyce warunek a << λ jest trudny do spełnienia więc obraz interferencyjny będzie maskowany przez dyfrakcję, w rezultacie otrzymamy prążki o różnych natężeniach, które będą przypominać „zwykły” obraz dyfrakcyjny.

35. Napisać i uzasadnić, co określa warunek bsin(α)=3 λ dla jednej szczeliny.

b- szerokość szczeliny, α- kąt, pod którym będziemy obserwować prążek 3-go rzędu

λ- długość fali. Jest to wzór na 3 minimum dyfrakcyjne Z każdego punktu w szczelinie rozchodzi się fala kulista (zasada Huygensa), która interferuje z falami sąsiednimi, światło ugięte na krawędzi szczeliny, biegnące pod kątem α przebywa drogę o (b/2)sin α dłuższą niż światło ze środka szczeliny. Wygaszenia następują, gdy b sin (α)= m λ dla m=1, 2, 3…

36.Krótko wyjaśnić na czym polega badanie badanie dyfrakcji( ze szczeliny) z wykorzystaniem tzw. fazonów.

Szczelinę o szerokości a dzielimy na N pasków o szerokości ∆x (każdy pasek jest źródłem fal kulistych Huygensa)

Różnica dróg między sąsiednimi paskami wynosi ∆x sinθ a różnica faz ∆φ pomiędzy falami z sąsiednich pasków: ∆ φ= 2π/λ * ∆x sinθ

Założenia:1. paski są tak wąskie, że wszystkie p. na danym pasku mają tą samą drogę optyczną do punktu P (całe światło ma tę samą fazę). 2.Dla małych kątów θ amplitudy A₀ zaburzeń falowych w pkt. P pochodzące od różnych pasków przyjmujemy za jeden więc w pkt P dodaje się N wektórw o tej samej amplitudzie A₀, tej samej częstości i tej samej różnicy faz między kolejnymi wektorami.

Szukamy zatem zaburzenia wypadkowego dla różnych pkt P (różne kąty θ). Dopiero suma wektorowa N wektorów A₀ mówi nam, jaka będzie amplituda w danym punkcie, żeby otrzymać wartość natężenia trzeba podnieść ją do kwadratu.

37. wzór na rozkład natężenia światła ugiętego na jednej n szczelinach o szerokości b i odległości d- postać i interpretacja.

1 szczelina:

n- szczelin

38. Jak wykorzystano siatkę dyfrakcyjną w spektroskopii?

Siatki dyfrakcyjne często wykorzystuje się w tzw. spektrometrach optycznych- urządzeniach służących do otrzymywania i analizowania widm promieniowania świetlnego. Analiza widmowa pozwala na identyfikację substancji emitującej lub pochłaniającej światło. Jest to możliwe na podstawie oceny długości fal i jasności linii widmowych.

39. Czy słońce jest ciałem doskonale czarnym?

Słońce jest ciałem doskonale czarnym, ponieważ jego widmo odpowiada widmu ciała doskonale czarnego o temperaturze 6000K (rozkład Plancka), maksimum leży w zakresie światła żółto- zielonego)

40. Co to jest zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego?. Jej zależność od długości fali dla dwóch różnych temperatur (wykresy)

Zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego jest zależna tylko od temperatury ciała, a jego maksimum przesuwa się z jej wzrostem w kierunku mniejszych długości fal.

Np. max widma światła słonecznego ( na powierzchni Ziemi) odpowiada λ= 483nm tak jak dla ciała doskonale czarnego o temp 6000K.

Żelazo o temp 1700K ma max emisji dla λ= 1,27 μm, czyli w głębokiej podczerwieni, w związku z tym udział zakresu widzialnego w promieniowaniu jest bardzo mały.

41.Prawo promieniowania Plancka dla ciała doskonale czarnego

Planck otrzymał funkcję prawidłowo opisującą zdolność emisyjną ciała doskonale czarnego, ponieważ przyjął możliwość nieciągłych zmian wartości pewnej wielkości fizycznej (energii). Ciało emituje strumień pojedynczych kwantów- fotonów o energii hV.

42.Prawo Wiena i Prawo Stefana Boltzmana

Prawo Wiena podaje długość fali odpowiadającą maksimum widma promieniowania ciała doskonale czarnego λ_max =b / T λ_max - długość fali odpowiadającej maksimum, b- stała 2,898*10^-3 m*K, T- temperatura

Prawo Stefana- Boltzmana podaje całkowitą emitancję energetyczną ciała doskonale czarnego, czyli moc promienistą emitowaną przez jednostkę powierzchni zsumowaną względem wszystkich długości fali. Me= θ T⁴ [W/m²] Me- emitancja energetyczna, θ- stała Stefana -Boltzmana 5,67*10 ^-8 W*m^-2*K^-4 , T- temperatura.

43. Zależność pomiędzy zdolnością emisyjną i absorpcyjną dla dowolnego ciała.

Absorpcja (pochłanianie przez atomy promieniowania) odbywa się dla tych samych długości fal, dla których następuje ich emisja przez dane atomy.

44. Model Bohra budowy atomu wodoru (założenia)

1. Elektron może krążyć tylko po orbitach, dla których moment pędu elektronu jest równy całkowitej wielokrotności stałej Plancka podzielonej przez 2π, mVr= n* h/2π

2. Emisja promieniowania przez atom następuje, gdy elektron przechodzi z orbity o wyższej energii na orbitę o energii niższej. Absorpcja zachodzi gdy elektron przechodzi z orbity o niższej energii na orbitę o energii wyższej.

45. Emisja i absorpcja światła wg modelu Bohra budowy atomu wodoru.

Jeżeli elektron jest w stanie wzbudzonym ( e znajduje się na orbicie wyższej niż pierwsza) to przechodząc na orbitę niższą oddaje kwant energii. E= E₂ - E₁ , E₂ , E₁-energia elektronu na 1 i 2 orbicie

E= -1/n² * me⁴/8 E₀² h² + 1/n² * me⁴/8 E₀ h²

E= me⁴/8 E₀² h² (1/n₁² - 1/n₂²)

Energia dla pierwszej orbity wynosi 13,6 eV

E= 13,6 eV (1/n₁² - 1/n₂²)

E₀ -przenikalność elektryczna próżni, e- ładunek elementarny, n₁- nr orbity niższej, n₂ -nr orbity wyższej

E=hc/λ - energia fotonu

hc/λ= 13,6 eV (1/n₁² - 1/n₂²)

Gdy atom pochłania promieniowanie, wtedy elektron przechodzi z orbity o niższej energii na orbitę o energii wyższej.

46. Porównanie emisji wymuszonej z emisją spontaniczną.

Jeżeli atom pochłonie foton wzrośnie jego energia i przejdzie w stan wzbudzony. W ciągu krótkiego czasu atom emituje pochłoniętą energię w nieokreślonym kierunku -jest to emisja spontaniczna.

Jednak zanim nastąpi emisja spontaniczna można ją wymusić za pomocą dodatkowego fotonu. Otrzymamy wtedy jednocześnie 2 fotony o jednakowej energii, efekt ten nazywamy wzmocnieniem promieniowania i jest wykorzystywany w laserach.

47. w jaki sposób zachodzi wzbudzanie cząstek aktywnych w laserze rubinowym

Wzbudzenie cząstek w laserze rubinowym zachodzi dzięki układowi pompującemu. Pompowanie lasera rubinowego odbywa się poprzez błysk lampy ksenonowej (najczęściej).

48. optyczne schładzanie atomów

Jeżeli w kierunku biegnących do nas atomów zaczniemy emitować fotony o energii odpowiedniego przejścia w atomie, to przy absorpcji tego fotonu nastąpi zwolnienie atomu. (z zasady zachowania pędu w zderzeniu niesprężystym)

49. Zjawisko emisji spontanicznej w optycznym schładzaniu atomów

Podczas optycznego schładzania atomów, wzbudzone atomy stosunkowo szybko przechodzą do stanu podstawowego, wiąże się z tym emisja spontaniczna, która może powodować odrzut atomu w nieokreślonym kierunku i uniemożliwić proces hamowania. Efekt ten możemy pominąć, gdy rozpatrujemy wiele kolejnych absorpcji i emisji.

50. Zjawisko Dopplera przy optycznym schładzaniu atomów

O ile zjawisko emisji spontanicznej często można zaniedbać, to zjawisko Dopplera ma duży wpływ na proces schładzania, ponieważ atom „widzi” częstotliwość nadlatującego fotonu jako V=V₀ (1+ V_względne /C) więc po zaabsorbowaniu fotonu i zwolnieniu nie zaabsorbuje on następnych o takim samym V₀. Problem ten można rozwiązać budując laser o płynnie regulowanej częstotliwości i w miarę jak atom zwalnia zmniejszać V_0.

51. Poziomy energetyczne w atomach i kryształach.

W atomie elektrony istnieją tylko w dyskretnych stanach energetycznych. Między atomami w ciałach stałych występują oddziaływania, które poszerzają poziomy energetyczne.

Jeśli poziomy te leżą dostatecznie blisko siebie, to nakładają się tworząc pasma energetyczne. Między pasmami energetycznymi są przerwy energetyczne (pasma energii zabronione dla elektronów

52. Pasma walencyjne i przewodnictwa

53. Różnice pomiędzy pasmem walencyjnym i przewodnictwa

1. pasmo walencyjne- najbardziej zewnętrzne całkowicie zapełnione elektronami pasmo ciała stałego

2. pasmo przewodnictwa- w skali energii położone nad pasmem walencyjnym, może przyjmować elektrony i tym samym podtrzymywać przepływ prądu

54. Rozróżnienie pomiędzy metalami, półprzewodnikami i izolatorami.

1. Metale- nawet niewielki dopływ energii (ogrzewanie, pole elektryczne) przenosi elektrony do pasma przewodnictwa.

2. Półprzewodniki - w temperaturze T= 0 K nie ma przewodnictwa. W wyższej temperaturze niektóre elektrony mogą przejść przez wąską przerwę energetyczną i obsadzić pasmo przewodnictwa. Domieszkowanie może wytworzyć dodatkowe poziomy energetyczne wewnątrz zakresu wzbronionego i dzięki temu już w stosunkowo niskiej temperaturze wywołać znaczne przewodnictwo elektryczne.

3. Izolatory- przerwa energetyczna jest w nich tak szeroka, że energia termiczna elektronów w temperaturze pokojowej nie wystarcza do ich przejścia do pasma przewodnictwa

55. Wpływ domieszki donorowej i akceptorowej na układ i obsadę pasm energetycznych

Półprzewodnik typu n

Jeżeli do półprzewodnika (pierwiastek grupy 4A) wprowadzimy pierwiastek z grupy 5A nadmiarowe elektrony w strukturze krystalicznej utworzą nowy poziom- poziom donorowy. Elektrony z tego poziomu już przy niewielkiej energii mogą przedostać się do pasma przewodnictwa.

Półprzewodnik typu p, analogicznie jak w półprzewodnikach typu n, przejście elektronów na poziom akceptorowy powoduje powstanie dziur w paśmie….

56. Złącze p- n.

Jeżeli złącze nie jest spolaryzowane, to ładunki ujemne z obszaru n i dodatnie z obszaru p przyciągają się, dyfundują w kierunku złącza i przenikają przez nie, tworząc po obu jego stronach cienką warstwę zubożoną (mniej ładunków), obszar ten jest ograniczony z jednej strony warstwą o dużej koncentracji ładunków typu n, a z drugiej strony ładunków typu p. Warstwy te tworzą barierę potencjału, utrudniająca dalszą dyfuzję nośników.

57. polaryzacja złącza p- n

1. kierunek zaporowy -dziura, -elektron

Biegun ujemny podłączony do obszaru p a dodatni do n. warstwy dziur i elektronów bardziej się oddalają, obszar zubożony staje się grubszy, a bariera potencjału wyższa, co praktycznie uniemożliwia przemieszczanie się ładunków prze złącze.

2. kierunek przewodzenia

Biegun + podłączony do p a - podłączony do n. warstwa zubożona staje się cieńsza, przy odpowiednio wysokim napięciu znika bariera potencjału i prze złącze może płynąć prąd.

58. rekombinacja dziur i elektronów.

Jeśli elektron „spada” z pasma przewodzenia do pasma walencyjnego (np. na skutek straty energii w wyniku zderzeń), to następuje tam jego rekombinacja z dziurą. Efektem ubocznym tego zjawiska jest emisja fotonu, odpowiednio dobierając materiał na złącze p -n można otrzymać fotony o długości fali, odpowiadającej światłu widzialnemu.

59. Mikroskop elektronowy

Mikroskop elektronowy zbudowany jest wg idei mikroskopu optycznego. W próżni elektrony odbite/ wysłane z preparatu, następnie rozpędzone w polu elektrycznym, mogą być traktowane jako promienie świetlne, poruszające się po linii prostej. Soczewki optyczne zastąpiono odpowiednio ukształtowanym polem magnetycznym zmieniającym bieg elektronów. Elektrony tworzą obraz na specjalnej kliszy lub ekranie luminescencyjnym.

60. Akceleratory i synchronizatory (typ akceleratora cyklicznego)

Służą do przyspieszania cząstek elementarnych lub jonów do prędkości bliskich prędkości światła. Wykorzystuje się je głównie do badań naukowych.

Najprostszymi urządzeniami do przyspieszania cząstek są działa elektronowe, które stosuje się w telewizorach, oscyloskopach i lampach rentgenowskich.

---