Обратной абсолютной температуре

Из графика угловой коэффициент с прямой, равен tgИз формулы (6.7)tgа=c=, откуда

(6.8)

Полученное значение Е будет занижено для Ge примерно на 0,02 эВ.

Сравнить полученное значение с табличным для германия.

Контрольные вопросы

1. Каков смысл понятий «валентная зона», «зона проводимости», «запрещенная зона»?

2. Что такое «дырка» с точки зрения зонной теории?

3. Каков физический смысл уровня Ферми?

4. Каким образом создается в полупроводниках р- или n-типа проводимость?

5. Объясните механизм электропроводности собственных и примесных полупроводников.

6. Нарисуйте зонные диаграммы полупроводников р-типа и n-типа. Зонную диаграмму р-n-перехода. Объясните их.

7. Чем обусловлен обратный ток полупроводникового диода?

8. Почему в данной работе исследуемый диод нужно включать в запорном направлении?

9. Какие полупроводники называются невырожденными?

Список литературы

1. Детлаф, А.А. Курс физики. Т. 2 / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский, Л.В. Милковская. – М.: Высшая школа, 1977.

2. Калашников, С.Г. Электричество / С.Г. Калашников. – М.: Наука, 1977.

3. Нанавати, Р.П. Введение в полупроводниковую электронику / Р.П. Нанавати. – М.: Связь, 1965.

4. Руководство к лабораторным занятиям по физике / Под ред. Л.Л. Гольдина. – М.: Наука, 1973.

5. Савельев, И.В. Курс общей физики. Т. 3 / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1996.

Лабораторная работа № 7 изучение закона радиоактивного распада

Цель работы:

ознакомление с основными закономерностями радиоактивного распада; измерение постоянной распада и периода полураспада.

Приборы и принадлежности:

счетчик -, - и -излучения, пылесос «Урал» с насадками, ватный фильтр.

Теоретическая часть

Естественная радиоактивность представляет собой процесс самопроизвольного превращения атомных ядер одного химического элемента в ядра других элементов, сопровождающийся испусканием различных частиц.

Радиоактивность, наблюдаемая у ядер, существующих в природных условиях, называется естественной. Радиоактивность ядер, полученных посредствам ядерных реакций (с протонами, α – частицами) называется искусственный. В обоих случаях процесс радиоактивного превращения подчиняется одинаковым законам.

Такие превращения претерпевают только нестабильные ядра. К ним относятся процессы: -распад, -распад, γ-излучение ядер, спонтанное деление тяжелых ядер, протонная радиоактивность. Рассмотрим основные процессы.

1) -распад протекает по схеме:

_Z X^A  _Z–2Y^A–4 + ₂He⁴.

Пример:

₉₂U²³⁸  ₉₀Th²³⁴ + ₂He⁴. (дважды ионизированный атом гелия)

-лучи представляют собой поток ядер гелия ₂He⁴. -частица возникает в момент радиоактивного распада ядра.

Скорость -частиц велика (~ 10⁷ м/с), их кинетическая энергия ~ несколько МэВ, она возникает за счет избытка энергии покоя материнского ядра (_ZХ^А) по сравнению с суммарной энергией покоя дочернего ядра (_Z–2Y^A–4) и α-частиц (₂He⁴).

Для каждого ядра энергетический спектр -частиц дискретный.

2) -распад. Существуют три вида -распада. Первый вид распада (электронный распад, ^–) протекает по схеме:

_ZХ^А  _Z+1Y^A + _–1e⁰ + ,

–антинейтрино (маленький нейтрон).

_–1e⁰ - электрон

Пример:

₉₀Th²³⁴  ₉₁Pa²³⁴ + _–1e⁰ +.

-электроны обладают различной кинетической энергией от 0 до Е_max, или принято говорить, что их энергетический спектр является сплошным.

Второй вид распада (⁺-распад, или позитронный распад) протекает по схеме:

_Z Х^А  _Z–1Y^A + ₊₁e⁰ + _e ,

_e – нейтрино, ₊₁е⁰ – позитрон – античастица электрона.

Пример:

₇N¹³  ₆C¹³ + ₊₁e⁰ + _e .

Процесс ⁺-распада протекает так, как если бы один из протонов исходного ядра превратился в нейтрон, испустив при этом позитрон и нейтрино.

₊₁p¹  ₀n¹ + ₊₁e⁰ + _e ,

(для свободного протона такой процесс невозможен, это происходит только в ядре).

Третий вид -распада (электронный захват) – материнское ядро поглощает один из электронов внутренней К – оболочки своего атома, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино.

_Z Х^А + _–1e⁰  _Z–1Y^A + ,

₁p¹ + _–1e⁰  ₀n¹ + .

.

Пример:

₁₉К⁴⁰ + _–1е⁰  ₁₈Ar⁴⁰ + .

3) Ядро в основное состояние может перейти путем испускания высокоэнергетического фотона или -кванта (изомерный переход). - и -распады сопровождаются испусканием -квантов, т.е. являются альтернативными процессами перехода ядра из возбужденного в основное состояние.

Естественная радиоактивность является спонтанным процессом, так что распад каждого отдельного ядра является случайным событием, имеющим определенную вероятность. Число ядер, распавшихся за промежуток времени dt, пропорционально dt и числу наличных нераспавшихся ядер N:

dN = – Ndt. (7.1)

- постоянная радиоактивного распада.

Знак «минус» появляется в связи с тем, что число нераспавшихся ядер уменьшается в процессе распада. Постоянная распада  представляет собой относительную убыль числа ядер в единицу времени. Интегрируя (7.1) с начальным условием N = N₀ при t = 0, получаем закон радиоактивного распада:

N = N₀e^–t. (7.2)

График этого закона имеет вид: число нераспавшихся ядер убывает по экспоненциальному закону.

Рис. 7.1. График зависимости числа нераспавшихся ядер

от времени.