Fizika | Felsőoktatás » Fizika II. kérdések és válaszok

Fizika Zh II Kizárólag semmiképpsenempuska felhasználásra :) ahhoz sok. Jety 2. Zh Témakörök: 1 -Félvezetők, vezetők működési elve 2 -Szilárd testek tulajdonságai 3 -Piezoelektromosság, Ferroelektromosság, Elektrosztikció 4 -Szupravezetés, lézerek 5 -Atommag mérete, tömege, összetétele 6 -maghasadás 7 -Magfúzió FIZIKA II. félév kérdések FOLYADÉKOK ÉS GÁZOK MECHANIKÁJA 1. Definiálja a nyomást! 2. Ismertesse a Pascal törvényt! 3. Mi a légnyomás, adja meg a barometrikus magasság formulát! 4. Mi a kompresszibilitás? 5. Ismertesse Archimedes törvényét! 6. Mi a felületi energia, felületi feszültség? 7. Mikor forrásmentes és mikor örvénymentes egy áramlási tér? 8. Mikor beszélünk stacionárius áramlásról? 9. Adja meg a Bernoulli egyenletet! 10. Mit nevezünk lamináris áramlásnak? GEOMETRIAI ÉS HULLÁMOPTIKA 1. Fogalmazza meg a Fermat-elvet és írja fel annak matematikai alakját! 2. Mit nevezünk optikai úthossznak? 3.

Mit tartalmaz a fényvisszaverődés törvénye? 4. Mit tartalmaz a Snellius-Descartes-féle törési törvény? 5. Mi jellemzi a homorú tükör által alkotott képeket? Szerkesszen képet homorú tükörrel, 6. különböző helyzetekben felvett tárgyakról! 7. Mi jellemzi a domború tükör által alkotott képet? Szerkesszen képet domború tükörrel! 8. Mi a teljes visszaverődés? 9. Hogyan számítjuk a prizma eltérítési szögét? 10. Milyen kapcsolat van vékony lencse esetén a fókusztávolság és a lencse adatai közön? 11. Definiálja a fényerősség, a fényáram, a fénysűrűség és a megvilágítás erősségének fo-galmát! Írja fel ezek mértékegységét! HANGTAN 1. Milyen hangforrásokat ismerünk? 2. Hogyan mérjük meg a hang sebességét? 3. Ismertesse a hang visszaverődés, törés, elhajlás, interferencia jelenségét! 4. Mi a Doppler effektus? 5. Mit nevezünk hangintenzitásnak, mi az egysége? 6. Mit nevezünk hang intenzitásszintnek, mi az

egysége? 7. Ismertesse az ultrahang kibocsátó forrásokat, az ultrahang felhasználási módjait! FÉNYTAN 1. Mit nevezünk fényerősségek, mi az egysége? 2. Mit nevezünk fényáramnak, mi az egysége? 3. Mit nevezünk megvilágításnak, mi az egysége? 4. Mit nevezünk fénysűrűségnek, mi az egysége? 5. Ismertesse a fényvisszaverődés és törés törvényeit! 6. Mit nevezünk törésmutatónak, mit nevezünk abszolút törésmutatónak? 7. Ismertesse a fényelhajlás jelenségét! 8. Mit jelent a fényhullámok interferenciája 9. Milyen feltételek esetén figyelhető meg az interferencia jelensége 10. Írjon le legalább két fényinterferencia kísérletet! 11. Mit tud az álló fényhullámokról? 12. Ismertesse a fényelhajlás jelenségét! 13. Mit tud a Fraunhofer féle fényelhajlásról? 14. Írja le, mit tud az optikai rácson tapasztalható fényelhajlási jelenségekről! 15. Mi a holográfia? KVANTUMFIZIKA ELEMEI 1. Mi a hőmérsékleti sugárzás? 2.

Hogyan definiáljuk a sugárzók emisszióképességét? 3. Mit nevezünk spektrális képességnek? 4. Mit nevezünk abszorpcióképességnek? 5. Mi a spektrális abszorpcióképesség? 6. Rajzolja fel az abszolút fekete test spektrális emisszióképességét, mint a hullámhossz függvényét! 7. Mit mond ki a hőmérsékleti sugárzásra vonatkozó Kirchhoff törvény? 8. Mit mond ki a Lambert törvény? 9. Mit mond ki a Stefan-Boltzmann féle törvény? 10. Mit határoz meg a Wien törvény? 11. Mit mond ki a Wien féle eltolódási törvény? 12. Ismertesse a Rayleight-Jeans törvényt, miért nem pontos a kis  -ák tartományában? 13. Ismertesse Planck hipotézisét? 14. Ismertesse a Planck féle sugárzási törvényt! 15. Ismertesse a fényelektromos jelenséget! Hogyan magyarázható, hogy a fényből kilépő elektronok sebessége a megvilágító fény frekvenciájától függ? Írja fel Einstein fénye-lektromos egyenletét! 16. Milyen a fotonok? Hogyan számítja ki

energiájukat, tömegüket és impulzu-sukat? 17. Mit nevezünk kilépési munkának? 18. Mi a Compton effektus? Hogyan magyarázható? 19. Mit tud a fény kettős természetéről? Ismertesse a hullámtermészet és a részecske termé-szet bizonyítékait! 20. Milyen az atom szerkezete a Rutherford-féle atommodell szerint? 21. Ismertesse a Bohr-féle posztulátumokat! 22. Mit nevez ionizációs potenciálnak és ionizációs energiának? 23. Mit határoznak meg az egyes kvantumszámok? 24. Mit mond ki a Pauli elv? 25. Ismertesse az elemi részecskék kettős természetéről szóló de Broglie elméletet! 26. Hogyan igazolták az elektronok hullámtermészetét? 27. Milyen fontos különbség van a fotonok tömege és az elemi részecskék tömege között? 28. Mit mond ki a Heisenberg-féle határozatlansági reláció? A kvantumfizikai és egyéb objektumok helyéről és impulzusáról egyidejűleg nem lehet tetszés szerinti pontosságú információhoz jutni. A helykoordináta

Δx és az impulzuskomponens Δpx határozatlanságának szorzata nagyságrendben a Planc-állandóval egyenlő. Ez azt jelenti, hogy minél pontosabban meghatározott egy részecske x koordinátája (minél kisebb Δx) annál kevésbé meghatározott a részecske px impulzuskomponense (annál nagyobb Δpx) és megfordítva. ∆ x ⋅ ∆ p x ≥ h Hasonló határozatlansági reláció áll fenn egy stacioner állapotú rendszer energiájának ΔW határozatlansága és az állapotban való tartózkodás Δt időtartama között: ∆ W ⋅ ∆ t ≥ h 29. Milyen fizikai tartalma van a Schrödinger egyenletnek? Schrödinger arra a gondolatra jutott, hogy a klasszikus mechanikát a mikrorendszerek esetén olyan elmélettel kell helyettesíteni, amely figyelembe veszi a részecskékhez rendelt hullámokat. Az időtől független Schrödinger egyenlet: 8π 2 m ∆ Ψ+ (W − W pot ) Ψ = 0 h2 A Schrödinger egyenletet axiómának kell tekinteni. A Schrödinger-egyenlet alkalmazásai:

1. Az erőmentes térben mozgó elektronhoz rendelt síkhullám Ha az erőmentes térben mozgó elektron tartózkodási helyét korlátozzuk, akkor a megoldás diszkrét energiaértékekhez vezet. 2. Az alagúteffektus 3. Elektront tartalmazó atomi rendszerek 30. Hányféle kvantumszám van? Milyen értékeket vehetnek fel azok? SZILÁRDTEST-FIZIKA 1. Milyen kötéstípusokat ismer? Ionos: Különböző típusú atomok, egymástól nagyon eltérő kémiai jellemű elemek között jön létre. Egyik elektron leadással, másik felvétellel éri el az alacsonyabb energiájú állapotot. Közöttük Coulomb erő hat Erős kölcsönhatás atomok között, magas olvadáspont, kemény anyagok. Pl: a szervetlen sók Kovalens: Azonos minőségű atomok között jön létre. Az atomok közös elektronokkal alakítják ki a külső elektronhéjat. A kötés térben irányított, felbontásukhoz nagy energiára van szükség. Jellemzők: magas olvadáspont, nagy keménység, ki hő és

villamos vezetőképesség. Pl: gyémánt, germanium, szilicium Van der Waals: Lezárt elektronhéjakkal jellemzett atomok és molekulák között működő erők. Dipólus molekuláknál gyenge elektrosztatikai vonzás. Kis távolságnál taszító, nagyobbnál vonzó hatás. Gyenge kötés, lágyak, alacsony olvadáspontúak Pl: jég, kristályos szerves vegyületek. Fémes kötés: Fém kristály rácspontjaiban fém ionok vannak. Leadott elektronok ezen belül „szabadon” mozognak, egyszerre több atomhoz is tartoznak. Hőmozgást végző elektronok tartják egyben a kristályt. Mozgékonyságuk a jó hő- és villamos vezetőképességet és a fémes fényt is magyarázza. 2. Milyen rácstípusokat ismer? Primer cella(P): Belül centrált(I): Centrált (C): Felül centrált(F): csak rácspontokban vannak atomok, testátló közepén van egy atom, az alsó és felső lap középpontjában is van atom, minden léapon van atommag. Köbös, oldlai: Négyzetes, oldlai: Rombos,

oldlai: Egyhajlású, oldlai: Háromhajlású,oldlai: Romboéderes,oldlai: Hatszöges a1=a2=a3 szögei 90 fok PIF(kocka) a1=a2=a3 szögei 90 fok PI(négyzetes hasáb) a1=a2=a3 szögei 90 fok PCIF(téglatest) a1=a2=a3 szögei 90 fok PC(döntött téglatest) a1=a2=a3 szögei 90 fok P a1=a2=a3 szögei <120 fok (kocka) 3. a különböző szilárd testek sávstruktúráit! Vezető: az a szilárdtest, amelynél a legfelső, még elektronokat tartalmazó sáv (vezetősáv) nincs teljesen betöltve. Szigetelők: a vegyértékelektronokat tartalmazó sáv, a valenciasáv teljesen be van töltve elektronokkal. A felette lévő megengedett sáv (vezetősáv) energianívói teljesen üresek, és közöttük viszonylag nagy energiaértékeknek megfelelő tiltott sáv van. Szerkezeti félvezetők: abszolút zérus hőmérsékleten a valenciasáv és az üres sáv közötti tiltott sáv szélessége kisebb, mint a szigetelőknél. ’T>0K’ hőmérsékleten egyes elektronok a

valenciasávból az üres sávba kerülnek, és így már vezetnek. Ekkor az üres sáv vezetési sáv. A valenciasávból felkerült elektronok helyén lévő betöltetlen hely, a pozitív lyuk. 4. Mit nevezünk kilépési munkának? A kristálytól végtelen távol lévő elektron és a kristály Fermi-szintjén tartózkodó elektron potenciális energiájának különbségét. 5. Hogyan osztályozzuk a kristályokat elektromos vezetőképességük szerint? Vezetők: csekély fesz esetén is számottevő áram. Pl: fémek,grafit Függ tisztaságtól, hőmérséklettől Szigetelők: olyan kristály, ahol nagy fesznés sincs számottevő áram. Pl: ionkristályok, molekularácsú anyagaok, gyémánt Félvezetők: se nem vezető, se nem szigetelő. Pl: a legtöbb atomrácsú anyag, Si, Ge 6. Hogyan értelmeztük a szilárd testek sávelméletét? a különböző vezetőképes-ségű szilárd testek sávstruktúráját! Heisenberg-féle határozatlansági elv alapján számítással

nyerjük az elektron energiaszintjének határozatlanságát, amely 0,01 eV. Az elektron számára ilyen szélességű energiasáv a megengedett. „Energiasáv természetes kiszélesedése” Két atom ha rácsállandónyira van, akkor elektronok potenciális energiájának összege potenciálgátat eredményez. Kristályban mindenhol ez alakul ki Az energiasáv kiszélesedése annál nagyobb, minél közelebb kerülnek az atomok., és minél kisebb H’-Hd’ különbség Több atom esetén az energiasávban annyi diszkrét energiaszint van, ahány atomból áll az adott kristály. N atomból felépülő kristálynál: energiasávja: N*(2L-1) (L a mellékkvantumszám) , diszkrét energiaszintek közötti távolság: 10E-22 eV, kiszélesedett energiasávban max 2N(2L+1) elektron helyezkedhet el. Villamos vezetésnél számít, hogy mennyi elektron van a lehetségeshez képest: vezető, félvezető, szigetelők. Megengedett energiasávok (elektron itt sokáig tartózkodhat), tiltott

energiasávok: (elektronok csak a sávváltásig tartózkodhatnak itt). Megengedett energiasávok átlapolódhatnak Fémek energiasáv-szerkezete: legkülső héjon nincs max elektron, ez a vezetési sáv. Külső villamos térerősségre az elektronon könnyen elmozdulnak ellentétes irányba. Vezetési sáv alatt kötési/valencia sáv van. Félvezetőknél az adagolás mértékével megváltoztatható az energiasáv szerkezete. 7. Mit tud azokról a részecskékről, amelyek a kvantum statisztikai törvények szerint viselkednek? Ismertesse és ábrázolja a Fermi Dirac statisztika szerinti energia-eloszlás sűrű-ségfüggvényt! Az eloszlási törvény megadja az energia eloszlási sűrűség függvényt, nem csak az elektron, hanem minden feles spinű részecske energia szerinti eloszlása. Statisztikát követő részecskét fermionoknak nevezzük. Fermion többek között a protont, neutron, és minden páratlan nukleont tartalmazó atommag is. Fermi sűrűségfüggvény

számítható p(W)=dZ*NF(W)/dW 8. Mit ad meg a Fermi függvény? Létezik egy az ill. anyagra jell energia, melynél kisebb energiák esetében a fáziscellák a Paulielv-nek megf két elektronnal telítődnek Fermi energiaszint, O K-nél e felett nem tartózkodik elektron.Nullponti Fermi energiaszint (WF),ahol az elektronok tartózkodási valószínűsége 50% A fermi függvény és a fázis számára leirt függvény szorzataként eljuthatunk a Fermi dirac eloszlási törvényhez,amely megadja az energia eloszlás sürüsség függvény. Ez az eloszlás függvény nem csupán az elektronokra érvényes,hanem minden feles spinű részecske energia szerinti eloszlását is leirja. Az adott statisztikát követő részecskéket fermionoknak nevezzük Fermion többek között a proton, a neutron és minden páratlan nukleont tartalmazó atommag is. 9. Ismeresse a fémek villamos vezetésének klasszikus elméletét! A klasszikus felfogás szerint a vezetési elektronjai a fémben

szabadon elmozdulhatnak és ideális gázként viselkednek, a hőmérséklettel jellemezhető átlagos sebességgel rendelkeznek. Boltman statisztikából számítható átlagos sebesség: c ≈ T    3k . m   Az elektronoknak ilyen átlagos segességű rendezetlen mozgása nem vezet egyirányú elektronáramláshoz, vagyis elektromos áram folyik a fémben. Villamos tér hatására az elektronokra a térerősséggel ellentétes irányú erő hat és gyorsítja azokat. a= F eE = − a tér az elektronokat az atomokkal történő ütközések között időben gyorsítja. m m Két ütközés között az átlagos időtartam legyen vd = τ . Ennyi idő alatt az elektron sebessége v eE = − τ A villamos tér hatásától származó átlagos sebesség a drift sebesség , 2 2m vagy sodrodási sebesség a hőmozgás rendezetlen mozgására szuperponálódik. A sodrodási sebesség felirható az elektronok lk átlagos szabad úthosszával is: l k = cτ így v d = −

eE l k Ha az adott irányban vd sebességgel haladnak, akkor a 2mc vezetőben áram folyik. Az áram nagyságát az egységnyi térfogatban található elektronok számával, az n elektron koncetrációval írhatjuk fel. I = neA v d Ebből az áramsűrűsség nagysága: J = A fajlagos vezetőképesség: J =σ E Az elektron két ütközés között Wi = ne 2 E 2mc és innen : σ = ne 2 lk 2mc 1 mv 2 energiára tesznek szert, ezt az ütközéskor a 2 kristályrcsnak adják át. A fémek fajlagos vezetőképessége az ebszolút hőmárséklet négyzetgyökének reciprokávaél arányos. Ez a alóságnak a mérési eredménynek ellent mondó eredmény Valójában a fajlagos ellenállás au abszolút hőmérséklet lineáris függvénye. 10. Mit értünk egy töltött részecske mozgékonyságán? Mi az egysége? A mozgékonyság az egységnyi térerősség hatására fellépő sorlódási sebesség számértékével v egyenlő Ez a töltés hordozók mozgékonysága. Az alábbi

egyenlettel írható le: µ = d E  m2  Mértékegysége :    Vs  11. Hogyan számítja ki a fémek vezetőképességet a mozgékonyság és a töltéshordozók koncentrációjának ismeretében? µ = elektron mozgékonysága Vd = µ * E = µ F J= ne µ E = neV d = σ E n= elektron koncentráció σ = neµ e=1,6 * 10-19 12. Ismertesse a termikus emisszió jelenségét, valamint a termikus áramsűrűséget leíró Ric-hardsonDuschman-formulát ! Igen fontos jelenség a termikus emisszió. A hevített fém, hőmérséklettől függő áramsűrűséggel elektronokat bocsát ki.Képletesen azt mondhatjuk , hogy a fém vezetési sávjának elektonjai egy potenciágödörben vannak és azt a fermi-energiának megfelelő magasságig a fermi szintig megtöltik. A szabad elektron potenciális energiájval megegyező , külső tértől mentes, zérus nagyságú energiával jellemezhetjük a gödör peremén. A gödör széle és a fermi-szint közötti távolság a fém

kilépési munkája. Hevítés hatására az elektron kis hányada a fermi szintnél nagyobb energiára tesz szert. Amennyiben ez az energia megegyezik a kilépési munkával , az elektron a fémből kilép. A termikus elektron misszió függ az abszolút hőmérséklettől (T). , a kilépési munkától (WKI) és a fém anyagi minőségétől. W  J T = A0T 2 * exp  KI   kT  Ebben a Richardson-Duschman-formulának nevezett összefüggésben A0 az anyagi minőségre jellemző állandó. A termikus emisszió áramsűrűsségét lényegében az exponenciális tényezőben szereplő kilépési munka és a hőmérséklet határozza meg. Kis kilépési munka jellemzi az alkáli fémeket , ezért az elektron nyerés érdekében az izzított katód felületét ilyen fémmel vonják be. 13. Ismertesse a retardáló tér hatását a termikus áramsűrűségre! Ha a fémen kívül olyan villamos mező van , amely igyekszik az elektronok kilépését fékezni , akkor ennek

retardáló villamos mezőnek olyan hatása van , mintha a kilépési munka megnővekedne. Ilyen hatás jelentkezik pl ha az anod a katodhoz viszonyítva negatív potenciálú A termikus áramsűrűsség módosul:  W + qU r  J T = A0T 2 * exp  − KI  kT   14. Mi okozza a kontaktpotenciált, hogyan lehet meghatározni? Két azonos hőmérsékletű, de különböző fém szoros összeillesztésekor a két fém között potenciálkülönbség (az ún. kontakt potenciál) lép fel, mely arányos a két anyag kilépési munkájának különbségével. ∆ U = 1 (Φ 2 − Φ 1) e A szoros érintkezés miatt csak egy keskeny potenciálgát választja el a fémeket, így kvantumechanikailag egy rendszert alkotnak. Az egyik fémben elektron hiány a másikban elektron felesleg lép fel, mely potenciálkülönbséget okoz. 15. Ismertesse a Schottky hatást! Egy atom hő mozgás következtében elhagyja a rácspontot és vakanciát hátra hagyva a kristály felületén

kötődik meg, vagy a vakanciától távol egy diszlokáció mentén válik ki, illetve diffúzió révén jut a kristály belsejébe. A Schottky hibák száma a hőmérséklet függvénye, aktivizációs energiája a Si-ban 2 eV. 16. Mit nevezünk téremissziónak, vagy hidegemissziónak? A szabad elektron nagy külső térerősség hatására képesek a fémből kilépni. Ez a kvantummechnika alagút effektussal magyarázható hidegemisszió jelensége. − k2 A hidegemisszió áramsűrűsége: J = k E 2 e kT r 1 1 17. Mit tud a szerkezeti félvezetőkről? Tiszta félvezetők sz un. Szerkezeti félvezetők esetében a lyuk illetve vezetési elekton koncentráció megegyező. A szerkezeti félvezetők más néven intrinsic félvezetők áramvezetése részben a vezetési sávba jutott elektronoktól , másrészt a kötési sávban pozitív töltésként viselkedő lyukaktól származik. A fajlagos vezető képesség az n elektronkoncetráció a p lyuk koncentráció és a

töltéshordozók μn illetve μpmozgékonyságok segítségével számítható: σ = c ( nµ n + pµ P ) Lyukak mozgékonysága sokkal kisebb , mint az elektronoké , ezért az intrinsic félvezetők áramvezetése dominánsan az elektonoktól származik. A vezető képesség növelése a szerkezeti félvezetőkhöz adalékolt öt vagy három vegyértékű elemekkel lehetséges. 18. Mi jellemzi az n és a p típusú félvezetőt? N tipusú félvezető: A 5 vegyértékű szennyező hatására a tiltott sávban, a vezetési sávhoz közeli energiaszint lép be. Ez a szint a Ge esetében 0,01 eV a Si esetében pedig 0,05 eV távolságra van a vezetési sávtól. Erről az energiaszintről tehát nagyon kis energia befektetéssel juthatnak az elektronok a vezetési sávba. Az 5 vegyértékű adalékolástól származó energiaszintet donor-szintnek nevezzük az ilyen szenyezetségű félvezetőt pedig n tipusú ként említjük , mert a párképződéssel keletkező töltéshordozók

mellett a donor szintről származó elektronok többségi töltéshordozóként szerepelnek. A fajlagos vezető képességet az elektron koncentráció adja meg. P tipusú félveztő : A 3 vegyértékű szennyezőtől egy üres energiaszint épül be a tiltott sávba., közel a kötési sávhoz . Erre az energiaszintre könnyen lépnek át elektronok a kötési sávból. Az elektonokat elfogadó energiaszintet akceptor-szintnek nevezzik Az akceptorszintre jutó elektronok nem vesznek részt au áramvezetésben helyhezkötöttek. A kötési sávban visszamaradó lyukak pozivtív töltések többségi töltéshorozó ként szerepelnek a vezetésben . Az akceptor adalékolású félvezetők P-tipusú félvezetőknekl nevezzük. 19. Mit nevezünk a félvezetőkkel kapcsolatban lyuknak? A kötési sávból kilépő elektron helyén keletkező elektron hiányos helyeket lyuknak nevezzük. 20. Hogyan válik az eredetileg szigetelő tulajdonságú félvezetőből egyre jobb vezető a

hőmérséklet emelkedésével? A félvezetők vezetőképessége alkalmas frekvenciájú elektromágneses sugárzással növelhető. Ha az elektromágnees hullám kvantumának energiája elegendő elektron-lyuk pár generálásához, vagyis a foton hatására elektron jut a kötési sávból a vezetési sávba akkor belső fotonvezetésről bezsélünk . A párkeltéshez szükséges energia megegyezik a tiltott sáv szélességével A jelenség fordítottjaként említhető a töltéshordózópár rekombinációja. Ebben a folyamtban a vezetési sáv elektronja lép visza a kötési sávban lévő lyukhoz. Ez a rekombináció fotonkibocsátással jár Adalékolt félvezetőknél a kellő energiájú foton abszorpciójakor a donor atomok, vagy az akceptor atomok ionizálódnak. Ennek eredményeként vagy az elektronok száma növekszik a vezetési sávban vagy a lyukak szaporodnak a valenciasávban, vagyis csak az eyik töltéshordozó mennyisége változik és ettől növekszik a

vezetőképesség. A vezetésnek ezt a módját extrinsic fotonvezetésnek nevezzük. 21. Milyen módon valósítható meg egy n típusú félvezető? A Si és Ge is gyémánt rácsú kristály melyben minden atom négy másikkal kovalens kapcsolatban van. A rácsba beépülő 5 vegyértékű elemek az arzén a foszfor az a antimony Az adalékolás (szenyezés) diffúzióval valósítható meg. Elegendő ha a kristályba 10 7 atomonként épül be egy idegen atom. Ilyen arányú adalékolás a töltéshordozók szá,át mintegy öt nagyságrenddel növeli meg. Az adalékolás a kristály energiasáv szerkezetét megváltoztatja Az öt vegyértékű szennyező hatására a tiltott sávba, a vezetési sávhoz közeli energiaszint lép be. Ez a szint a Ge esetében 0,01 eV. Si esetében pedig 0,05eV “távolságra” van a vezetési sávtól Erről az energiaszintről tehát nagyon kis energia befektetéssel juthatnak az elekronok a vezetési sávba. Az 5 vegyértékű

adalékolástól származó energiaszintet donor-szintnek nevezzük , az ilyen szennyezetségű félvezetőt pedig n-tipusúként említjük mert a párképződéssel keletkező töltéshordozók mellett a donor szintről származó elektronok többségi töltéshordozóként szerepelnek. A fajlagos vezetőképességet az elektronkoncentráció adja meg 22. Hogyan kell adalékolni a félvezetőt ahhoz, hogy az p típusú legyen? A Si és a Ge is gyémánt rácsú kristály melyben minden atom négy másikkal kovalens kapcsolatban van. Ha a rács valamelyik elemét 3 vegyértékű atommal cseréljük ki, akkor vele egy elektronhiányos helyet egy lyukat hoznak létre. Az alkalmas 3 vegyértékű elemek a bór az alumínium a gallium és az indium . Az adalékolás (szenyezés) diffúzióval valósítható meg Elegendő ha a kristályba 10 7 atomonként épül be egy idegen atom. Ilyen arányú adalékolás a töltéshordozók szá,át mintegy öt nagyságrenddel növeli meg. Az

adalékolás a kristály energiasáv szerkezetét megváltoztatja. A 3 vegyértékű szennyezőtől egy üres energiaszint épül be a tiltott sávba közel a kötési sávhoz. Erre az energiaszintre könnyen lépnek át elektronok a kötési sávból. Az elektronokat elfogadó energiaszintet akceptor-szintnek nevezik. Az acceptor-szintre jutó elektronok nem vesznek részt az áramvezetésben, helyhezkötöttek. A kötési sávban visszamaradó lyukak, pozitív töltések, többségi töltéshordozóként szerepelnek a vezetésben. Az acceptor adalékolású félvezetőt ptipusú félvezetőnek nevezzük 23. Hogyan határozzuk meg a töltéshordozók eloszlását a félvezető energianívón? A töltéshordozók eloszlását a lehetséges energiaállapotok és az energiaállapotok betöltöttségét jellemző eloszlásfügvény szabja meg. Matematikailag ezt úgy fejezhetjük ki, hogy az E és E+ΔE energiák közötti ΔE intervallumba eső részecskék számát a: ∆ N = p ( E )

⋅ w( E ) ⋅ ∆ E összefüggésből határozhatjuk meg ahol p(E) az állapotsűrűség w(E) pedig az adott részecskékre vonatkozó eloszlásfüggvény (elektronok és lyukak esetén Fermi-féle eloszlásfügvény) E Adott sávban a töltések számát az n = ∫ p E21 ( E ) ⋅ w( E ) ⋅ ∆ E integrállal határozzuk meg, ahol E1 és E2 a sáv also és felső határa 24. Hogyan határozzuk meg a Fermi-szint helyzetét szerkezeti félvezető esetén? W FI = We + Wv / 2 = Wv + ∆ Wt / 2 25. Hogyan határozza meg az n típusú félvezető Fermi-szintjének helyét a tiltott sávon belül? N n T W F = We + kT ⋅ ln D = WFi + k ⋅ ln n NC 2 pn 26. Hogyan határozza meg a p típusú félvezető Fermi-szintjének helyét a tiltott sávon belül? N p = Wv + kT ⋅ ln np NV T = W FI + k ⋅ ln Na 2 pp 27. Milyen kapcsolat van a szerkezeti, illetve adalékolt félvezető töltéshordozóinak kon-centrációi között? Az elektronok száma a vezetési sávban: n = nr ⋅ e wr

⋅ wn / kT A lyukak száma a valenciasávban: p = p r ⋅ e wn⋅ wf / kT Ebből: n ⋅ p = ni ⋅ p i 28. Milyen típusú áramvezetés lehet homogén félvezetőben? Tiszta félvezetők az un szerkezeti félvezetők esetében a lyuk illetve a vezetési elktron koncentráció megegyező. A szerkezeti félvezetők más néven intinsic félvezetők áramvezetése részben a vezetési sávba jutott elektronoktól másrészt a kötési sávban pozitív töltésként viselkedő lyukaktól származik 29. Mitől és hogyan függ a félvezetők vezetőképessége? Ha a feszültés forrás pozitív pólusához kapcsoljuk a félvezetőt, akkor annak energiaszintjei süllyednek a fémhez képest, a többségi töltéshordozókban elszegényedett réteg szélessebbé válik az átmeneti ellenállás nővekszik. Az polarítású fesz-t nevezzük záróiránynak Ha a fesz-t negatív polusát az n-tipusú félvezetőhöz kapcsoljuk akkor az energis szintek ellenkező eltolódása valosúl meg ,

keskenyebbé válik a kiürített réteg és nővekszik a vezetőképesség. 30. Ismertesse a Hall-effektust? Az áramsűrűsség és az indukció vektorai által kifeszített sikra merőleges villamos térerősség keletkezik a mintában. 1 IB IB F Lorentz = q (v ⊗ B ) U Hall = ne a = RH a A Lorentz-erő hatására a töltések az indukcióra és a driftsebességre merőleges irányban elmozdulnak, ezért a mintának erre az irányára különböző töltések halmozódnak fel. Az így kialakult feszültség a Hall-feszültség, ahol ’RH’ mennyiség az adott hőmérsékleten a vizsgált mintára jellemző és Hall-állandónak nevezzük. A Hall-állandó a töltéshordozók koncentrációjának reciprokával arányos. A félvezetőkben ez a koncentráció nagyságrendekkel kisebb, ezért a velük észlelhető Hall-feszültség sokkal nagyobb, mint a fémek esetében. 31. Mi jellemzi a ferroelektromos anyagokat? A ferroelektromos anyagok (némely szigetelő és félvezető)

azon sajátossága, hogy külső elektromos tér nélkül is polarizációt mutatnak; a molekulákban a pozitív és negatív elektromosság súlypontja nem esik egybe (makroszkopikus elektromos dipólmomentum). Kristályos anyagok pl. a bárium-titanátnak, BaTiO3 A momentum iránya külső elektromos mező alkalmazásával megfordítható. A ferroelektromosság oka a rács ionjainak az egész rácsra kiterjedő elmozdulása, amelynek következtében a pozitív és a negatív töltések töltésközéppontja szétválik. Egy adott, anyagtól függő hőmérséklet fölött a részecskék hőmozgása szétzilálja ezt a rendet, és az anyag elveszíti ferroelektromos tulajdonságát. 32. Hogyan határozható meg szilárd test belsejében a mágneses indukció vektora? A mágneses mező egyik vektoriális jellemzője a mágneses indukció vektor, amely a mágneses mezőben tapasztalható erőhatások alapján definiálható. a./ A mágneses mező a töltést eltéríti A töltésre

ható erő a Lorentz-erő: F Lorentz = q (v ⊗ B) b./ A mágneses térbe helyezett áramelemre ható erő: d F = I dl ⊗ B - c/ A mágneses térbe helyezett áramjárta vezetőre ható forgatónyomaték: M = IA ⊗ B A: a vezetőhurok felületére merőleges, a felület nagyságával egyenlő nagyságú vektor 33. Mit nevezünk mágnesezettség vektornak? M= ∑ pm  A ∆ V  m  ∆V Az anyag mágnesességét (mágnesezettségét) a mágnesezettségi vektorral jellemezzük. 34. Mi jellemzi a dia-, para-, ferromágneses anyagokat? Mágneses szempontból az anyagokat 3 csoportra osztjuk relatív permeabilitásuk szerint: dia-, para-, ferromágneses anyagok. • Paramágneses anyagok (Permanens mágneses momentum) μr > 1, Rendelkeznek bizonyos mágneses tulajdonsággal. Tér hatására, rendszertelenül elhelyezkedő mágneses vonalai beállnak H térerősség irányába. A tulajdonság párositatlan elektronok jelenlétéhez kötött. A diamágnesességben

a mágnesesség az alkalmazott mezőre ellentétes irányú, azaz a szuszceptibilitás negatív. Minden anyag diamágneses, de ez a mágnesességnek egy gyenge formája, amelyet más, erősebb formájú mágnesesség elnyomhat. Az alkalmazott erőtér hatására az anyag atomjainak elektronpályáiban létrejött változások eredménye és a változás iránya ellentétes az alkalmazott fluxussal. Így, ez egy gyenge negatív szuszceptibilitást (-10-8 nagyságrendű), és egy egynél valamivel kisebb relatív permeabilitást jelent. χ = -10-7-10-5 < 0 ill.| χ |< 1 és μr < 1, azaz a mágnesezettség a külső térrel ellenkező irányú, vagyis a mágnesező tér hatását gyengítik; • Diamágneses anyagok (Indukált mágneses momentum) μr < 1, Külső mágneses tér hatására a térrel ellentétes irányú mágneses hatás keletkezik. Ez a tulajdonság általában minden anyagban megvan. A paramágnesességnél az anyag atomjai vagy molekulái rendelkeznek egy

nettó pálya- vagy spin nyomatékkal, amely képes az alkalmazott tér irányába rendeződni. Így egy (kis) pozitív szuszceptibilitással és egynél nagyobb relatív permeabilitással rendelkeznek. A paramágnesesség párosítatlan elektronokat tartalmazó atomokban és molekulákban fordul elő; azaz szabad atomokban, szabad gyökökben, és olyan átmeneti fémvegyületekben, amelyek betöltetlen elektronhéjakkal rendelkező ionokat tartalmaznak. Előfordul fémekben is, a vezető elektronok spinjével kapcsolatos mágneses nyomaték eredményeként. χ = 10-510-1 > 0 ill. | χ |< 1 és μr > 1 (μr < 2), azaz a mágnesezettség a külső térrel megegyező irányú, vagyis a belső terük erősíti a külső teret; • Ferromágneses anyagok μr >>1, Tér hatására mágneseződnek, mágnesezettségük a tér kikapcsolása után is megmarad. Ilyen tulajdonságot csak szilárd anyagok mutatnak ferromágneses anyagokban, egy bizonyos hőmérséklet

tartományban az atomok nettó mágneses nyomatékkal rendelkeznek, amely úgy rendeződik, hogy a mágnesesség megmarad az alkalmazott tér megszűnte után is. Egy bizonyos hőmérséklet, az un Curie-pont (vagy Curie- hőmérséklet) alatt egy ferromágneses anyagra alkalmazott növekvő mágneses tér a mágnesességet egy magas értékre növeli, amelyet telítési mágnesességnek neveznek. Ennek az oka az, hogy a ferromágneses anyag kis (0-0,1 mm átmérőjű) mágneses területekből, úgynevezett doménekből áll. A minta teljes mágnesessége az alkotó domének mágneses nyomatékainak vektoriális összege. Az egyes doménokon belül az egyedi atomi mágneses nyomatékok a kölcsönhatási erő hatására spontán rendeződnek aszerint, hogy az atomi elektron spinje paralel vagy antiparalel. Bár egy ferromágneses anyag nem mágnesezett részében a doménok mágneses nyomatéka nem rendezett, külső erőtér alkalmazásakor a mező irányában álló doménok

mérete megnő a többiek rovására. Egy nagyon erős mágneses mezőben minden domén az erőtér irányába rendeződik, ez okozza a megfigyelt erős mágnesességet. A vas, nikkel, kobalt és ötvözeteik ferromágnesek. A Curie-pont felett a ferromágneses anyag paramágnesessé válik. χ=f(H) = 10106 >> 0 és μr ≥ 103 nagyságrendű, a mágnesezettség a külső térrel megegyező értelmű és belső terük jelentősen erősíti a külső teret. 35. Ismertesse a ferromágneses anyagok domén szerkezetét, mágnesezési görbéjét! Az anyagok kistartományaiban -a doménekben - az atomi mágneses dipólusmomentumok (spinek) külső mágneses tér nélkül is ("belső térerősség" hatására) azonos irányban állnak, de a különböző domének eredő mágneses nyomatékai rendszertelen irányításúak. Az energetikailag legkedvezőbb doménméret(10-210-5 cm) igen sok paramétertől függ. Fel- és lemágnesezéskor a doménekeredő mágneses momentumai

rendeződnek, a doménfalak mozognak, de mozgásukat a kristályhibák akadályozzák. A lemágnesezés más doménszerkezeteteredményez, mint ami a (fel)mágnesezés előtt létezett (hiszterézis). A ferromágneses anyagok az ún. Curie-hőmérséklet felett paramágnesessé válnak, a doméneket létrehozó rendezettség megszűnik. (ábra) 36. Hogyan határozható meg szilárd test belsejében a villamos eltolás vektora? Az eltolási vektor dielektrikumban (szigetelőanyagokban): D=0  r E d , ahol E d a villamos térerősség diekeltrikumban,  0 a vákuum permittivitása,  d pedig az anyag miőségére jellemző relatív permittivitás 37. Mit nevezünk polarizáció vektornak? A villamos eltolást úgy is felfoghatjuk, hogy az a dielektrikum villamos rerősségéből és a polarizáció vektorából adódik össze: P= 0 E d r - 1 D=0 +  d + P Az egyel csökkentett relatív permittivitást villamos szuszceptibilitásnak nevezzük, jele:  Ezzel

a polarizáció vektora: P= 0 E d 38. Rajzolja le a ferroelektromos anyagok polarizációs hiszterézis görbéjét! 39. Mi a piezoelektromosság lényege? Hol alkalmazzák? Elektromos mező képződése egyes nyomó-, illetve húzófeszültségnek kitett anyagokban (pl. kvarcban). A meghatározott irányú mechanikai deformáció a kristály bizonyos szabad felületein a deformációval arányos elektrontöbbletet okoz. A feszültség hatására az anyag kristályszerkezete eltorzul, s emiatt a pozitív és negatív töltések szétválnak benne. Inverz esete az elektrosztrikció. Használják: nyomásérzékelőknél, mikrofonoknál, és mivel sajátrezgését nagyon pontosan tartja, ez adja a "kvarcórák" időalapját. 40. Ismertesse az elektrosztrikció jelenségét! Elektromos térbe helyezett egyes dielektrikumoknak a (térerősség nagyságától függő) rugalmas méretváltozása. Főként ferroelektromos anyagok jellemzője Speciális és egyben inverz esete

a piezoelektromosság. 41. Mi jellemzi a szupravezetőket? Az ellenállás nélküli vezető szilárd testet nevezzük szuprsavezetőnek. A fémek többsége, egyes vegyületek és ötvözetek hűtésük során a rájuk jellemző ’Tc’ kritikus hőmérsékleten mérhetetlenül kicsiny ellenállásúvá, szupravezetővé válnak. A szupravezetőben indukált áramot szupraáramnak nevezzük. A szobahőmérséketen legnagyobb fajlagos vezetőképességű fémek közül a réz, az ezüst és az arany nem hűthető szupravezető állapotúvá. A szupravezető állapot külső mágneses térrel megszüntethető. Az ehhez szükséges kritikus térerősség, mely az anyag minőségétől és a hőmérséklettől függ:  T  H c (T ) = H c (0) 1 − ( ) 2  Tc   Az összefüggésben ’Hc(0)’ a 0 K-re extrapolált kritikus mágneses térerősséget, ’Hc(T)’ a ’T’ hőmérséklethez tartozó kritikus mágneses térerősséget jelöli. 42. Mi a spontán és mi az

indukált emiszió? Spontán emisszió során a gerjesztett állapotból az atom „magától” véletlenszerűen megy át alacsonyabb energiaszintre. Ha egy gerjesztett állapotban lévő atomhoz beérkező foton energiája megegyezik az atom két lehetséges energiaállapotának energiakülönbségével, akkor a foton kölcsönhatásba lép az atommal, és a gerjesztett atom átkerül az alacsonyabb energiaszintre. A két energiaszint energiakülönbsége egy foton alakjában távozik az emissziót kiváltó foton társaságában. Ezt az emissziót stimulált vagy indukált emissziónak nevezzük. 43. Termikus egyensúlyban milyen az energiaállapotok betöltöttsége? N i = Ae Wi kT Ni: az i-edik állapotban lévő részecskék száma Wi: az i-edik állapot energiája T: az abszolút hőmérséklet A: a rendszerben lévő összes atomok számával arányos mennyiség Ha ’W2>W1’, akkor: N2 = N1 W2 e kT W1 e kT = W2 − W1 e kT <1 azaz ’W2’ szinten az atomok

száma mindig kisebb, mint a ’W1’ szinten.(N2<N1) 44. Mit nevezünk populáció inverziónak? A termikus egyensúlyban a kisebb energiaszinten van több atom , mint nagyobb energiaszinten. Az egyes energia szinteknek ezt a természetes benépesedését (populációját) kell megfordítani. Ha elérjük ,hogy a mgasabb energiaszint populáciüja nagyobbé váljék, mint az alacsonyabb energiaszinté , akkor ezt az állapotott populáció inverziónak nevezzük 45. Hogyan működik a félvezető lézer? A félvezetők esetén is észlelhető lézerhatás. A félvezetők vezetési sávjába n lévő elektronok foton kibocsátással is lejuthatnak a valenciasávban lévő lyukakba. Ha elegendő lyuk áll rendelkezésre lézereffektust kaphatunk. A félvezető lézerek esetén a hőmérséklet változtatásával a kibocsátott fény hullámhosszaváltozik , mert a hőmérséklettel együtt változik a tiltott sáv szélessége. MAGFIZIKA 1. Mi a tömegszám? az atommagban

található protonok és neutronok száma együttesen, azaz a nukleonok száma. A tömegszám egy kémiai elem minden izotópja esetén más és más, szokás szerint az elem neve után, vagy az elem vegyjelének bal felső sarkába tüntetjük fel. 2. Mit nevezünk izotópnak? Az izótopok azonos rendszámú de eltérő neutron számú elemek. 3. Miből áll az atommag? Értelmezze a tömegszámot a mag felépítése alapján! Az atommag Z a protonokból és N a neutronokból áll amit együttesen nukleonoknak nevezzük. A mag tömegszáma : A=Z+N Az atommagok elektromos töltése: Q = Ze Atomi tömegegység: 1u=1,6603*10-27 ⇒ Így a hidrogén atom tömegszáma: 1,007u Tömegszám: az atomi tömegegységben kifejezett, egész szára kerekített atomtömeg. 4. Mit értünk tömegdefektuson? Mi a kötési energia? A neuklonok és az elektronok tömege ismert ami összegezve meg kapjuk a atommag tömegét .de nagy pontossággal meghatározható az atommag tömege és ha a két

értéket összehasonlítjuk tömeghiányt tapasztalhatunk ezt nevezzük tömegdefektusnak. ∆ m = Zm P + ( A − Z ) m n + Zme − M A tömegdefektus magyarázata a tömeg energia formájában távozik W = ∆ mc 2 W neve kötési energia. A mag kötési energiája az az energia, amely a mag alkotórészekből való felépítéskor felszabadul , ill ami ahoz szükséges , hogy az atom magot részeire bontsuk. 5. Mi a lényege Yukawa magerő elméletének? A nukleonok között ható erő a magerő, mely vonzó erő. A magerőtér „kvantumai” részecskék, melyek nyugalmi tömege az elektron tömegének 200-szorosa, így tömegét tekintve a proton és az elektron között közbülső helyet foglal el. E közvetítő részecske neve: -mezon vagy pion A magerő működése: Az egyik nukleon közelében képződik egy mezon, ami egy másik nukleonhoz tart, ami abszorbeálja őt. Az az idő, amíg a mezon egyik nukleontól a másikig megy, a kölcsönhatási idő. Ez idő alatt

a „szolgáltató” nukleon energiája csökken, a mezont abszorbálóé nő. Tehát az idő alatt a nukleonoknak van egy energiabizonytalansága:  ≈ ∆ W∆ t ahol ’ħ’ a Heisenberg-állandó. Ez az energiabizonytalanság nem lehet kisebb, mint a mezon nyugalmi energiája. ∆ W = m0 c 2 ⇒ ∆ t =   = ∆ W m0 c 2 A magerő hatótávolsága (2 nukleon közötti táv): r = c∆ t = c  m0 c 2 6. Sorolja fel és ismertesse a magmodelleket! Cseppmodell: A magerők jellegzetessége a rövid hatótávolság és az ebből következő magsűrűségállandóság. Hasonlít a folyadékcsepphez, ugyanis a folyadékmolekulák között ható erők is rövid hatótávolságúak, a sűrűsége pedig független a folyadékrészecskék számától. Ezért az atommagot bizonyos tulajdonságok (pl. a kötési energia) és folyamatok (pl a maghasadás) értelmezésénél folyadékcseppként lehet kezelni. Héjmodell: A protonok és a neutronok héjakba rendeződnek. Az

elrendezés gömbszimmetrikus, az atommag magtörzsből (lezárt héjak) és körülötte lévő nukleonokból áll, amelyek a magtörzs gömbszimmetrikus potenciálterében helyezkednek el (ez utóbbi a mágikus számoktól eltérő „felesleges” nukleonokat tartalmazó magoknál lép fel. A héjmodell nem ad magyarázatot a magok mágneses momentumára, ezt egy továbbfejlesztett modell értelmezi. Egyesített vagy kollektív modell: Ezt a modellt Aage Bohr dolgozta ki a korábbi két modell alapján. Eszerint a magtörzs nem tekinthető merev gömbnek, az a külső nukleonok hatására deformálódik. A deformációra képes mag az un kollektív mozgást (rezgő és forgó mozgást) végez. 7. Definiálja a radioaktivitás jelenségére jellemző aktivitás fogalmát! Mi a mértékegysége? Bizonyos elemek izotópjai sugárzásokat bocsátanak ki miközben egy másik elem izotópjává válnak. A sugárzások mindíg az atommagból lépnek ki 8. Írja fel a radioaktivitásra

jellemző bomlási törvényt, és értelmezze! Idõegység alatti bomlások száma: a=∆N/∆t 9. Mi a felezési idő? Hogyan számoljuk? Az anyag bomlási sebességét jell mennyiség a felezési idõ. Ez idõ alatt az atommagok fele elbomlik. 10. Mi az -sugárzás? Hogyan változik ennek során az atommag rendszáma és tömegszá-ma? Az atommagból egy He atommag lép ki. Ez az α sugárzás Az új elem tömegszáma néggyel, rendszáma kettővel kissebb lesz. 11. Milyen típusai vannak a béta-bomlásnak? Írja fel az ezek során lejátszódó folyamatokat! -β,+β és elektronbefogás. -β : az atommagban egy neutron protonná alakul és az eközben keletkezõ elektron kilép az atommagból. +β: az atommag egy protonja neutronná alakul és egy pozitron egy neutrínóval távozik. Elektron befogás: egy proton az elektron burokból befog egy elektront amivel neutronná alakul és egy anti neutrínó keletkezik. 12. Mi jellemzi a gamma-sugárzást? A γ-sugárzás nagy

áthatolóképességű, nagy energiájú elektromágneses sugárzás. Az α- és βsugárzás kísérőjelenségeként lép fel, miközben a gerjesztett állapotú mag alapállapotba jut 13. Milyen folyamaton alapul az atomreaktor működése? Láncreakció szabályozott formában történõ megvalósítása. Maghasadás során neutron emisszio következik be ezek újabb magokkal ütköznek és újabb neutron emissziót idéznek elõ, így alakul ki a láncreakció 14. Értelmezze a maghasadásra jellemző láncreakciót a cseppmodell alapján!! A magok tulajdonságainak leírásánál fontos szerepet játszanak a magmodellek. Ezek lényege, hogy az atommagot bizonyos analógiák alapján valamilyen ismert, egyszerűbb rendszerhez hasonlítják. A magerők jellegzetessége a rövid hatótávolság és az ebből következő magsűrűsség-állandóság. Hasonlít a folyadékcsepphez A kötési energia alapját a modell szerint a „magcsepp elpárologtatásához” szükséges

energia Wv adja. A magfelületén lévő nukleonok azonban nincsenek minden oldalról körülvéve rájuk ható protonokkal vagy neutronokkal, így a felületi feszültséghez hasonló hatás érvényesül. 15. Mi a magfúzió lényege? Ebben a reakcióban a kis tömegszámú magok nagyobb tömegszámúvá egyesülnek. Ezen egyesülés során energetikailag kedvezőbb állapotú elemet nyerünk, miközben energia szabadul fel. Az ilyen reakciókat fúziók folyamatának nevezzük SZUPRAVEZETÉS 1. Mi jellemzi a szupravezetőket? Azokat az anyagokat,amelyek ellenállása egy ún. kritikus hőmérséklet alatt gyakorlatilag nullára csökken szupravezető anyagoknak nevezzük.Külső mágneses tér megszünteti adott térerősség felett ezt az állapotot.A szupravezetők mágneses térerőssége 10-szer akkora mint az elektromágneseké. 2. Mit jelent az, hogy egy szupravezető I-es típusú? Azetők közül a tiszta anyagok az un.(tőkéletes) Meissener-Ochsenfeld-effektust

mutatják Eszerint a mágneses mezőbe helyezett szupravezető kiveti magából a mágneses fluxust, amikor átlépi a TC kritikus hőmérsékletet és azokat a szupravezetőket , melyek a MeissenerOchsenfeld-effektust mutatják I. tipusú szupravezetőknek nevezzük Az 1 tipusú szupravezetők tőkéletes diamágneses anyagok és a következő egyenlőség igaz: B = µ0H + M = 0 3. Mit jelent az, hogy egy szupravezető II-es típusú? A másodfajú szupravezető és egyes ötvözetei átmeneti fémek.Normális állapotba nagy fajlagos elleneállásúak.A Meissener-Ochsenfeld-effektus nem egy meghatározott mágnese térerősségig tart hanem két kritikus térerősség között fokozatosan szűnik meg. Ebben a tartományban az effektus nem is teljes , a fluxus vonalak részben behatolnak az anyag belsejébe. 4. Mi a Meissner-Ochsenfeld-effektus lényege? Fontos megfigyelés ,hogy a közönséges állapotban nem vezető anyagok ,vegyületek igen jó szupravezetővé válnak a

fémeknél tapasztalható kritikus hőmérsékletnél is nagyobb hőmérsékleten. 5. Mi a kritikus hőmérséklet, kritikus mágneses térerősség? A Tc kritikus hőmérséklet ahol fémek többsége ,egyes vegyületek és ötvözetek szupravezetővé válnak. A szupra vezető álapotott megszüntető mágnese teret kritikus mágneses térerősségnek nevezzük 6. Ismertesse a szupravezetők működésének alapelvét (BCS elmélet)! BSC elmélet:A szupravezető állapotban a rács ionjához közeledő elektron megzavarja az ion rezdésállapotát, ennek következtében az ion kvantált mechanikai energiát emittál. A mechanikai energia kvantumát fononnok nevezzük. Az ion tehát létrehoz egy un Fononteret , mely két-két elekton között kölcsönhatást közvetít ez vonzó az ellentétes spinű elektronok között.Ha nagyobb lesz a vonzó erő mint az azonos villamos töltések között ható elektrosztatikus taszítás az elektronok elektron párroká álnnka össze. 7.

Ismertessen néhány szupravezető alkalmazást! Villamos energia szállítására lenne célszerű hasznosítani ,de gyakorlatban még nem lehetséges.Szupra vezetőkből készült tekercsekkel igen nagy térerősségű mágneses terek keltésére kutatási célokra, érintekőz nélküli kapcsolók vagy memóriaelem készítésére, szupravezető kvantuminterfereciás készülék gyártanak belőle. FOLYADÉKKRISTÁLYOK 1. Mi a folyadékkristály, milyen szerkezeteket ismer? 1. nematikus:molekulák a hossztengelyeikkel egy irányban helyezkednek el,a tömegközéppontok nem rendeződnek sorba 2. Szmektikus:a hossztengelyek párhuzamosakrétegekbe rendeződnek,1 rétegen belül a thp-ok egy síkban helyezkednek el 3. Koleszterikus:réteges, 1 rétegen belül a hossztengelyek párhuzamosak,de egy síkban helyezkednek el,egymást követő rétegekben a moleklatengelyek irányát összekötve térbeli csavarvonalat kapunk 2. Milyen szerkezetűek lehetnek a folyadékkristályok?

Szimmetrikus: a molekulák síkokban rendeződnek. A síkon belül a molekulák tengelyei párhuzamosak egymással, azonban a molekulák egymásközti távolságai a síkon belül, és a síkok közti távolságok véletlenszerűek. A síkok egymáshoz képest könnyen el tudnak mozdulni. Nematikus: a párhuzamosan álló molekulák, nem alkotnak síkokat, vagyis az irány szerinti rendezettség nem jár együtt a tömegközéppontok elhelyezkedésének részleges rendezettségével. Koleszterikus: molekulák síkokba rendeződnek, egy síkon belül párhuzamosak egymással, két szomszédos síkban fekvő molekulák iránya azonban már nem azonos, de nem is véletlenszerű. A tengelyek iránya több síkra kiterjedően periodikus. 3. Folyadékkristályok jellemzői! Olyan, szilárd halmazállapotban kristályos anyagok, amelyek olvadáskor először részlegesen rendezett állapotba (folyadékkristály állapot) kerülnek, és csak akkor válnak igazi folyadékká, ha

hőmérsékletük tovább emelkedik. A folyadékkristályok molekulái általában hosszúak, hossztengelyük irányában kettőskötés rendszerük miatt merevek, nagy permanens dipólmomentumuk van, és a láncvégeken könnyen polarizálható csoportok helyezkednek el. A folyadékkristályok anizotrop szerkezetűek, és ezért kettősen törő tulajdonságokkal rendelkeznek. Optikai átlátszóságuk elektromos terekkel csökkenthető 4. Hogy működik a térvezérléses szmektikus cella? ?? A molekulák hossztengelyei úgy rendeződnek párhuzamossá, hogy a molekulák tömegközéppontjai is párhuzamos síkokban, vagy rétegekben helyezkednek el. 5. Hogy működik a térvezérléses nematikus cella? A cella előtt és mögött polarizátor helyezkedik el.A cellában folyamatos spirál szerkezetben találhatók a nematikus folyadékkristály molekulák.A belépő polarizált fénynyaláb fokozatos elfordulását követve elfordul.Villamos tér rákapcsolására a molekulák

beállnak a tér irányába,a spirálszerkezet eltűnik,így nem fordul el a fény polarizációs síkja.Az ún reflexiós rendszerben a polarizátorok egymásra merőlegesek,a hátsó mögé tükröt tesznek.A kijelző alapállapotban világos,tér hatására elsötétül.Az egyik elektródán szegmensek vannak 6. Hogy működik a térvezérléses csavart nematikus (koleszterikus) cella? Az LCD működése: A polarizáltalan látható fény áthalad egy polarizáló rétegen és polarizálódik (rezgése egysíkúvá válik). A folyadékkristály molekulák természetes közegben csavartak, így képesek arra, hogy a rajtuk áthaladó fény rezgési síkját elcsavarják. A kilépő fény mértéke függ: a fény rezgési síkjának, valamint a folyadékkristály túloldalán lévő polarizáló réteg polarizációs síkjával bezárt szögtől, párhuzamos esetben teljesen áthalad, merőleges esetben teljesen elnyelődik. A numetikus folyadékkristály molekulái feszültség

hatására kiegyenesednek, nem csavarják a fény rezgési síkját. Így elektródák közé zárva vezérelhetővé válik feszültséggel a fényáteresztés mértéke. 7. Ismertesse a folyadékkristályos kijelzők (LCD-k) szerkezeti felépítését, működését! RÉSZECSKEFIZIKA 1. Ismertesse a Dirac féle lyukelméletet! A lyukelmélet szerint lyuknak, üres helynek tekinthető a negatív tömegű és energiájú elektronok végtelenségében, amit sokszor plasztikusan dirac tengernek vagy direc féle alvilágnak neveznek. W = ± ( pc ) 2 + ( m0 c 2 ) 2 Adott p impulzusú részecske mozgási energiája lehet pozitív és negatív is. 2. Mit jelent az, hogy egy I impulzussal rendelkező részecske mozgási energiája pozitív is és negatív is lehet? 3. Mi a párkeltés és mi a szétsugárzás? A párkeltés és a szétsugárzás az anyag és az energia ekvivalenciájának bizonyítéka. Párkeltés: egy atommag közelébe jutó gamma foton eltűnik, és helyette egy

elektron-pozitron pár keletkezik Szétsugárzás: párkeltés ellentétje: ha a pozitron egy elektronnal egyesül, akkor mindkettő eltünik, és tömegükkel ekvivalens energiájú, két ellenkező irányba repülő gamma foton keletkezik. 4. Ismertesse a részecske családokat (leptonok, mezonok, barionok)! Leptonok: A szerkezetnélküli, pontszerű feles-spinű részecskék közös tulajdonsága, hogy a gyenge- és elektromágneses kölcsönhatásban vesznek részt. Az atomi szintű anyagfelépítés alapvető elemei. Legkönnyebb elemi részecskék, 6 db van belőlük + 6 db antirészecske Mezonok, Barionok: legnehezebb elemi részecskék 5. Ismertesse a kvarkokat! Az anyag alapvető építőkövei a kvarkok és leptonok (u és d kvarkbél proton, neutron és elektron), proton és neutron 3db kvarkból áll 6. Milyen kölcsönhatásokat ismer, jellemezze azokat! 1.erős kölcsönhatás: legerősebb az atommag nukleonjait összetartó erő; közvetítő részecske: π mezon;

kvarkokat összetartó erő; közvetítő részecske: glüon 2. elektromágneses: villamos töltéssel rendelkező részecskék közt közvetítő részecske: foton 3.gyenge kölcsönhatás: β bomlásnál; közvetítő részecske: 1 spínű W és Z részecske (az elektromágneses és gyenge kölcsönhatások összetartoznak) 4.gravtiációs kölcsönhatás: minden létező részecske között hat; közvetítő részecskéjét még nem fedezték fel (graviton)