6. Квантовая физика и физика атома. Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц

25	Спектр атома водорода. Правило отбора
26	Корпускулярно-волновой дуализм свойств частиц вещества. Соотношение неопределенности Гейзенберга
27	Уравнение Шредингера (общие свойства)
28	Уравнение Шредингера (конкретные случаи)
29	Ядро. Элементарные частицы
30	Фундаментальные взаимодействия

 Высокая монохроматичность лазерного излучения обусловлена относительно большим временем жизни электрона в метастабильном состоянии 10^-3 с. Учитывая, что постоянная Планка  h = 6,6 10^-16 эВс, ширина метастабильного уровня (в эВ) будет не меньше …

1) 1,5 10^-13 2) 1,5 10^-19 3) 6,6 10^-13 4) 6,6 10^-19

Принцип неопределенности Гейзенберга для энергии-времени имеет вид:

Еt  h.

Подставляя сюда данные, получим: 3) 6,6 10^-13.

 При переходах электрона в атоме с одного уровня на другой закон сохранения момента импульса накладывает определенные ограничения (правила отбора). В энергетическом спектре атома водорода (рисунок) запрещенным переходом является …

1. 4f – 3d

2. 4s – 3p

3. 3p – 2s

4. 3s – 2s

Вариант

4s – 3p

3s – 2p

3d – 2p

3s – 2s

Правилу отбора l = ±1 противоречит переход 4) 3s – 2s, для которого l = 0

 Положение пылинки массой m=10^–9кг можно установить с неопределенностью 10^-4м. Учитывая, что постоянная Планка ,

неопределенность скорости (в м/с) будет не менее…

 Электрон локализован в пространстве в пределах 10^-10м. Учитывая, что постоянная Планка, а масса электронаm_е= , неопределенность скорости (в м/с) составляет не менее…

 Положение атома углерода в кристаллической решетке алмаза определено с погрешностью 10^-7м. Учитывая, что постоянная Планка , а масса атома углеродаm= кг, неопределенность скорости его теплового движения (в м/с) составляет не менее…

Соотношение неопределенности Гейзенберга для координаты-импульса имеет вид:

х р  h,

где х – точность определения координаты, р = (mV) = mV– точность определения импульса, h – постоянная планка равна . Неопределенность скорости V выражается из этих соотношений.

Соотношение неопределенности может быть записано и для энергии-времени:

Е t  h,

 Стационарным уравнением Шредингера для линейного гармонического осциллятора является уравнение …

1) (d²/dx²) + (2m/h²)(E – [(m₀² x²)/2] = 0

2) (d²/dx²) + (2m/h²)E = 0

3)  + (2m/h²)[(E + (Ze²)/4₀r] = 0

4)  + (2m/h²)E =0

Общий вид стационарного уравнения Шредингера:

 + (2m/h²) (E – U)  = 0, где  = d²/dx² + d²/dy² d²/dz²,  – волновая функция (-функция), Е – кинетическая, U – потенциальная энергия.

Из предложенных уравнений нужно выбрать 1), поскольку потенциальная энергия гармонического осциллятора равна U = (m₀² x²)/2 (по аналогии с потенциальной энергией пружины U = kx²/2). Во 2) и 4) уравнениях потенциальной энергии нет, а в 3) U = (Ze²)/4₀r – соответствует потенциальной энергии электрона в атоме.

 Стационарным уравнением Шредингера для частицы в трехмерном ящике с бесконечно высокими стенками является уравнение…

d²/dx²+d²/dу²+d²/dz²+ (2m/h²)E= 0, или+ (2m/h²)E= 0

 Вероятность обнаружить электрон на участке (аb) одномерного потенциального ящика с бесконечно высокими стенками вычисляется по b

формуле W = dx, где  – плотность вероятности, определяемая a

-функций. Если -функция. Имеет вид, указанный на рисунке, то вероятность обнаружить электрон на участке L/6 < x < 5L/6 равна …

а) 5/6 2) 2/3 3) 1/3 4) 1/2

Физический смысл -функции состоит в том, что ее квадрат ² определяет вероятность обнаружить частицу в данном месте. Поэтому надо построить график ²(L) и посчитать отношение S(L/6 < x < 5L/6)/S к общей площади, т.к. общая вероятность электрона находиться в ящике Р = 1.

Из рисунка очевидно, что это отношение равно 2/3, те ответ 2).

 В процессе сильного взаимодействии не принимаютучастия

нейтроны протоны фотоны

 В процессе сильного взаимодействия принимают участие…

электроны нуклоныфотоны

 Распад нейтрона объясняется существованием…

слабого взаимодействиясильного взаимодействия электромагнитного взаимодействия

 В процессе гравитационного взаимодействия принимают участие…

только частицы, имеющие нулевую массу покоя

только нуклоны все элементарные частицы

 В процессе электромагнитного взаимодействия принимают участие ...

1) фотоны 2) нейтрино 3) нейтроны

 Реакция распада нейтрона происходит по схеме:

n  p + e^- + v

Присутствие в этой реакции антинейтрино обусловлено требованиями закона сохранения

лептонного зарядаэлектрического заряда энергии

 Пи-ноль-мезон, двигавшийся со скоростью 0,8с в лабоpатоpной системе отсчета, распадается на два фотона ₁и₂. В собственной системе отсчета мезона фотон₁был испущен вперед, а фотон₂- назад относительно направления полета мезона. Скорость фотона₁в лабоpатоpной системе отсчета равна1с0,8с 1,64с 1,8с

 Закон сохранения барионного заряда объясняет невозможность распада протона на более мелкие частицы (не барионы).

Неизвестный радиоактивный химический элемент распадается по схеме:

. Ядро этого элемента содержит …

1) 94 протона и 142 нейтрона 2) 92 протона и 144 нейтрона

1) 92 протона и 142 нейтрона 2) 94 протона и 144 нейтрона

Суммарный заряд справа: 52 + 40 = 92, значит протонов 92.

Суммарное число нуклонов справа 137 + 97 + 2 = 236, из них вычитаем 92 протона и получаем 144 нейтрона.

 На рисунке показана кварковая диаграмма _– распада нуклона.

Эта диаграмма соответствует реакции

1) p  n + e^– + ^_e 2) n  n + e^– + ^_e

3) n  p + e^– + ^_e 4) p  p + e^– + ^_e

Согласно современным представлениям элементарные частицы состоят из кварков u и d, имеющих дробный заряд: q_u = 2/3e q_d =–1/3e, а также ряд других свойств: аромат и цвет.

Слева мы имеем нейтрон, который состоит из двух d-кварков (q=–2/3е) и одного u-кварка (q=2/3е), а справа протон, состоящий из двух u-кварков (q = 4/3е), и d-кварка q = –1/3е).

Следовательно правильный ответ 3).

Импульс фотона имеет наибольшее значение в диапазоне частот …

1) рентгеновского излучения 2) инфракрасного излучения

3) видимого излучения 4) ультрафиолетового излучения

Импульс фотона р = /с =hvс =с. Самое коротковолновое и высокочастотное из перечисленных 1) рентгеновское излучение.

 Реакция распада электрона е^-++невозможнавследствиене выполнениязакона сохранения

энергии лептонного заряда электрического заряда

 Для продольной волны справедливо утверждение …

1) возникновение волн связано с деформацией сдвига

2) частицы среды колеблются в направлениях, перпендикулярных направлению распространения волны