الانتقال إلى المحتوى

SN · Solid-state, nuclear and particle models

GRE Subject Test · GRE Physics · الموضوع 8

8.1

نماذج الحالة الصلبة والنووية والجسيمات

يعتمد موصلية شبه الموصل على الحالات المتاحة والحاملات، وليس فقط على عدد الإلكترونات في المادة.

المواصفات المسبقة: 25، 45، 46.

  • استخدام وصف حزم الحاملات
  • تطبيق مفاهيم التحلل الإشعاعي وطاقة الربط
  • التحقق من قوانين حفظ الشحنة في تفاعلات الجسيمات
مفردات تدريب
English العربية
band gap/bænd ɡæp/ فجوة الطاقة
half-life/hɑːf laɪf/ النصف العمر
Binding energy/ˈbaɪndɪŋ ˈenədʒi/ طاقة الربط
8.2

اختر النظام والنموذج

لا يمكن للأشرطة الممتلئة حمل تيار عادي بدون حالات قريبة قابلة للوصول. تمتلك المعادن أشرطة جزئية ممتلئة أو متداخلة؛ تمتلك أشباه الموصلات فجوة حزمة صغيرة. تغيير التطعيم بالمُعطيات والمُقبلات يغير أعداد حاملات الشحنة.

8.3

استخدم العلاقة الحاكمة

احتلال فيرمي-ديراك هو 1/[exp((E−μ)/(kT))+1]. عند درجة حرارة الصفر يتحول إلى خطوة عند طاقة فيرمي؛ ولا يجعل التوسع الحراري كل حالة مشغولة بنصفها.

8.4

طبق الشروط

تخضع التعدادات المشعة لقانون N=N0e^(−λt)، والنشاط λN ونصفي العمر ln2/λ. تأتي الطاقة الرابطة من عجز الكتلة مضروباً في c²؛ قارن الطاقة الرابطة لكل نيوكليون عند مناقشة الاستقرار.

8.5

تحقق من النتيجة

يجب أن تحافظ العمليات النووية وعملية الجسيمات على الشحنة والطاقة والزخم والأرقام الكمومية المطبقة. يتضمن التحلل بيتا نيوترينو أو مضاد نيوترينو؛ ولا يمكن لقصة ثنائية الجسم إلكترونية فقط أن تفسر طيفه الطاقة المستمر.

8.6

طريقة محلولة

طاقة الربط هي الطاقة الموجبة اللازمة لفصل النواة إلى نيوكليونات حرة. للتفاعل، استخدم كتل السكون الكلية الابتدائية والنهائية، مع استخدام اصطلاح كتلة موحد.

$$Q=(M_i-M_f)c^2.$$
انخفاض كتلة مقدارها 0.0040 وحدة كتلة ذرية يعطي
$$Q=\Delta M c^2=(0.0040\,\mathrm u)(931.5\,\mathrm{MeV}/\mathrm u)=3.73\,\mathrm{MeV}.$$
يعني Q موجب إطلاق طاقة. الشحنة، عدد النيوكليونات، الطاقة والزخم يجب أن تظل متوازنة؛ لا يحدد Q بمفرده معدل التفاعل.

يسار: نصف النشاط يتناقص كل 2 ساعات. يمين: مخطط طاق رابطة لكل نيوكليون، يرتفع بشدة نحو ذروة بالقرب من الحديد وينخفض ببطء بعد ذلك
ينصف نصفي العمر النشاط؛ تُطلق الطاقة بالحركة نحو ذروة الحديد، الاندماج من اليسار أو الانشطار من اليمين
8.7

تحقق من الشروط والمصطلحات

النشاط والمجتمع المتبقي كلاهما ينحل، لكن وحداتهما مختلفة: النشاط هو انتقالات في الثانية.

فجوة النطاق: فترة طاقية لا توجد فيها حالات إلكترونية سموية مسموحة في نموذج النطاق.

عمر نصف: الوقت اللازم لتناقص عدد السكان المشعة إلى النصف.

دروس تفاعلية حول هذا الموضوع

ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.

المزيد من المواضيع في GRE Subject Test · GRE Physics

تسجيل الدخول أو إنشاء حساب

IGCSE, A-Level & AP