ข้ามไปยังเนื้อหา

SN.1 · Nuclear binding, particle families and Hall carriers

GRE Subject Test · GRE Physics · หัวข้อ 25

ดูสไลด์ ฝึกฝน
25.1

พลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียส, กลุ่มอนุภาค และตัวพากระแส霍尔

การวัดค่านำไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวไม่สามารถบอกได้ว่าอิเล็กตรอนหรือรูจะควบคุมการขนส่งมากกว่า การวัด霍尔ด้วยสนามแม่เหล็กเป็นการทดสอบที่บ่งชี้เครื่องหมายได้

ความรู้พื้นฐานที่ต้องมี: 8, 46.

  • เปรียบเทียบพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนและพลังงานปฏิกิริยา
  • แยกแยะเลปตอน เมซอน และบาริออน พร้อมข้อจำกัดการอนุรักษ์
  • สรุปชนิดของตัวพากระแสหลักจากโมเดล霍尔แบบตัวพากระแสเดียว
คำศัพท์ ฝึกฝน
English ไทย
binding energy per nucleon/ˈbaɪndɪŋ ˈenədʒi pɜː ˈnjuːklɪən/ พลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออน
Hall coefficient/hɔːl ˌkəʊɪˈfɪʃənt/ สัมประสิทธิ์霍尔
Hall effect/hɔːl ɪˈfekt/ ปรากฏการณ์霍尔
25.2

เลือกระบบและโมเดล

พลังงานยึดเหนี่ยว B คือพลังงานที่ใช้ในการแยกนิวเคลียสให้ออกเป็นนิวคลีออนอิสระทั้งหมด มีค่าเท่ากับผลต่างมวลที่สอดคล้องกันคูณด้วย c² พลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออน B/A เป็นค่าเปรียบเทียบที่เหมาะสมสำหรับนิวเคลียสที่มีเลขมวลต่างกัน นิวเคลียสที่มีมวลมากอาจมี B รวมมากกว่าแต่มี B/A ต่ำกว่า จุดสูงสุดกว้างของ B/A อยู่บริเวณกลุ่มเหล็ก/นิกเกิล การหลอมรวมของนิวเคลียสเบาและการแตกตัวของนิวเคลียสหนักมากสามารถปลดปล่อยพลังงานได้เมื่อผลิตภัณฑ์มีพลังงานยึดเหนี่ยวรวมมากกว่า สำหรับปฏิกิริยา Q=(มวลหยุดนิ่งเริ่มต้น−มวลหยุดนิ่งสุดท้าย)c²; ค่า Q เป็นบวกหมายถึงมีการปลดปล่อยพลังงาน ต้องเปรียบเทียบไอโซโทปที่ระบุและผลิตภัณฑ์สุดท้ายจริง ๆ ไม่ใช่แค่ชื่อธาตุเท่านั้น

25.3

ใช้ความสัมพันธ์ที่กำหนด

เลปตอน เช่น อิเล็กตรอน มิวออน และนิวตริโน ไม่ได้ประกอบด้วยควาร์กภายในแบบมาตรฐาน มิวออนลบมีประจุ −e และสปิน 1/2 เหมือนอิเล็กตรอน แต่มีมวลต่างกันและเป็นครอบครัวรสชาติอื่น ไม่ใช่เมซอนแม้จะมีชื่อเรียกในอดีต แฮดรอนประกอบด้วยควาร์ก: เมซอนธรรมดาประกอบด้วยควาร์กหนึ่งตัวและแอนติควาร์กหนึ่งตัว บาริออนธรรมดาประกอบด้วยควาร์กสามตัว แอนติบาริออนที่สอดคล้องกันประกอบด้วยแอนติควาร์กสามตัว แบบจำลองการจัดประเภทพื้นฐานเหล่านี้ไม่หมายความว่าอนุภาคเชิงซ้อนทุกชนิดจะเป็นบาริออนหรือเมซอนอย่างง่าย

25.4

นำเงื่อนไขไปใช้

ตรวจสอบประจุ พลังงาน โมเมนตัม เลขบาริออน และเลขเลปตอนที่เกี่ยวข้องในกระบวนการที่เสนอ โพรตอนที่มีควาร์ก uud รวมกันให้ประจุ +e; นิวตรอน udd รวมกันได้ศูนย์ การสลายตัวเบตาลบ n→p+e−+แอนตินิวตริโน รักษาระดับประจุไฟฟ้าและรวมถึงแอนตินิวตริโนเพื่อปรับสมดุลเลขเลปตอนและจลนศาสตร์ มวลของอนุภาคเพียงอย่างเดียวไม่สามารถจัดประเภทว่าเป็นควาร์ก เลปตอน หรือแฮดรอนได้(confidence score is not a valid field for JSON output in this context) thresholds of reaction may require kinetic energy beyond an exothermic rest-mass difference when other constraints apply.

25.5

ตรวจสอบข้อสรุป

ในตัวนำแบบตัวพาเดียว แรงลอเรนซ์จากสนามแม่เหล็กขวางจะสร้างสนามไฟฟ้า霍尔จนกว่าแรงของตัวพาขวางจะสมดุล ด้วยกฎการกำหนดค่าเทนเซอร์/เครื่องหมายที่กำหนด ค่าสัมประสิทธิ์霍尔คือ R_H=1/(nq); q เป็นลบจะให้ค่าสัมประสิทธิ์ลบแบบอิเล็กตรอน, q เป็นบวกจะให้ค่าสัมประสิทธิ์บวกแบบรู ขนาดของความต้านทานเพียงอย่างเดียวไม่สามารถบ่งชี้นี้ได้ ตั้งทิศทางกระแส สนามแม่เหล็ก และโวลต์ tage ให้สอดคล้องกันก่อนอ่านค่าขั้วดิบ เซมิคอนดักเตอร์ที่มีทั้งอิเล็กตรอนและรูมีส่วนร่วมต้องใช้อะไหล่แบบสองตัวพาที่ถ่วงน้ำหนักด้วย mobility; ค่าสัมประสิทธิ์อย่างง่ายอาจไม่เท่ากับส่วนกลับของความหนาแน่นตัวพาทั้งหมด

25.6

วิธีทำตัวอย่าง

ในโมเดล霍尔เอฟเฟกต์แบบตัวพาเดียว ให้ใช้ $R_H=1/(nq)$ พร้อมกฎการต่อสายคงที่ สำหรับอิเล็กตรอน, q = -e, n = $5.0\times10^{22}$ ต่อลูกบาศก์เมตร,

$$R_H=-\frac1{ne}=-\frac1{(5.0\times10^{22}\,\mathrm{m^{-3}})(1.60\times10^{-19}\,\mathrm C)} =-1.25\times10^{-4}\,\mathrm{m^3/C}.$$
ค่าสัมประสิทธิ์ลบบ่งชี้ตัวพาแบบอิเล็กตรอนภายใต้โมเดลนี้ ไม่ใช่ความหนาแน่นที่เป็นลบ ขั้วโวลต์ tage ดิบมีความหมายก็ต่อเมื่อมีการประกาศทิศทางสนามและทิศทางการต่อสายแล้วเท่านั้น

ตาราง: เลปตอนไม่มีควาร์ก เมซอนเป็นควาร์กและแอนติควาร์กหนึ่งตัว บาริโอన్เป็นควาร์กสามตัว
จำแนกอนุภาคตามองค์ประกอบ: เลปตอน, เมซอน หรือ บาริโอన్
25.7

ตรวจสอบเงื่อนไขและคำศัพท์

เปรียบเทียบพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวเคลียส ไม่ใช่แค่พลังงานยึดเหนี่ยวรวม มิวออนเป็นเลปตอน และสัญญาณฮอลล์ต้องการกฎการวัดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและโมเดลพาหะ

พลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออน: พลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสหารด้วยจำนวนนิวคลีออน

สัมประสิทธิ์ฮอลล์: สัดส่วนที่มีเครื่องหมายซึ่งเชื่อมโยงสนามฮอลล์แนวขวางกับความหนาแน่นกระแสและความเข้มสนามแม่เหล็ก ภายใต้ข้อตกลงที่กำหนดไว้

บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้

ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที

หัวข้อเพิ่มเติมใน GRE Subject Test · GRE Physics

เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี

IGCSE, A-Level & AP