Учебно-методический комплекс дисциплины «Механизм образования радиационных дефектов в твердых телах» для специальности 6М011000 – «Физика» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА города СемЕЙ
Документ СМК 3 уровня	УМКД	УМКД 042-18-38.31/02-2014
УМКД По дисциплине «Механизм образования радиационных дефектов в твердых телах»  для магистранта	Редакция № 1 от 25.06.2014 г.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛИНЫ

«Механизм образования радиационных дефектов в твердых телах»

для специальности 6М011000 – «Физика»

Учебно-методические материалы

Семей 2014

Предисловие

1. РАЗРАБОТАНО

Составитель:  «25»_06_2014г.  ., к. ф-м. н., доцент кафедры физики

2. ОБСУЖДЕНО

2.1 На заседании кафедры физики

Протокол от «  25  »  06  2014г., №10 

Заведующий кафедрой, д. п.н., профессор: 

2.2 На заседании учебно-методического бюро физико-математического факультета

Протокол от «  26  »  06  2014г., №6 

Председатель: 

3. УТВЕРЖДЕНО

Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно-методического совета университета

«  »  2014г., №  хаттама 

Председатель УМС _____________________

Содержание

Глоссарий Лекции Практические и лабораторные работы

  4.  Самостоятельная работа

Глоссарий

аберрации (погрешности оптических систем) – искажения изображений, получаемых в линзах.

амплитуда  колебания - наибольшее (максимальное) смещение относительно положения равновесия

волновой цуг – прерывистое излучение света атомами в виде отдельных коротких импульсов

голография - особый способ записи и последующего восстановления волнового поля, основанный на регистрации интерференционной картины.

дисперсия света - зависимость показателя преломления n  вещества от длины волны света.

дифракция света - огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле — любое отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики.

дифракционная решетка-система параллельных щелей разной ширины, лежащих в одной плоскости и разделенных равными по ширине непрозрачными промежутками.

длина волны – расстояние между двумя ближайшими частицами, колеблющимися в одинаковой фазе.

интерференция волн – явление наложения двух или нескольких когерентных волн, в результате которого в разных точках пространства наблюдается устойчивое усиление или ослабление результирующей волны в зависимости от соотношения между фазами этих волн

излучательная  способность -  мощность излучения с единицы поверхности тела в единичном интервале длин волн.

квант (фотон) – это минимальная порция энергии, излучаемой распространяемой  или поглощаемой телом.

когерентные волны - волны, разность фаз которых остается постоянной во времени

линза - прозрачное тело ограниченное двумя поверхностями, преломляющими световые лучи, способные формировать оптические изображения предметов.

луч - геометрическая линия, вдоль которой  распространяется энергия, переносимая электромагнитными волнами. В однородной  среде лучи являются прямыми линиями.

монохроматические волны — неограниченные в пространстве волны одной определенной и постоянной частоты

принцип Ферма - (принцип наименьшего действия) действительный путь распространения света есть путь, для прохождения которого свету требуется минимальное время по сравнению с любым  другим  мыслимым путем между теми же точками.

поглощение (абсорбция) света – явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе вследствие преобразования энергии волны в другие виды энергии.

тепловое  или температурное  излучение -  электромагнитное  излучение, которое возбуждается тепловым движение атомов или молекул.

фотометрия — раздел оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики оптического излучения в процессах его испускания, распространения и взаимодействия с веществом.

фаза - угол поворота ? вращающейся точки А  относительно начала отсчета

эффект Допплера - изменение частоты колебаний, воспринимаемых приемником, при движении источника этих колебаний и приемника друг относительно друга

излучение Вавилова-Черенкова –  излучение, возникающее  в среде при движении релятивистских заряженных частиц  в среде  с постоянной скоростью v,  превышающей фазовую скорость света в этой среде, т. е. при условии v>с/n

угол падения - угол между направлением падающего луча и перпендикуляром к границе раздела в точке падения.

угол преломления -  угол между перпендикуляром к границе раздела сред в точке падения луча и направлением преломленного луча

абсолютный показатель преломления среды - показатель преломления среды  относительно вакуума

относительный показатель преломления среды -  отношение скорости  света  в первой среде к скорости света во второй среде.

фокус линзы - точка на главной  оптической оси, в которой пересекаются параксиальные  лучи, параллельные главной оптической оси собирающей линзы.

фокусное расстояние - расстояние от оптического центра тонкой линзы  до фокуса.

оптическая сила -  отношение показателя преломления  окружающей линзу  среды  к ее фокусному расстоянию.

1 диоптрия – это оптическая сила линзы, расположенной в воздухе, с фокусным расстоянием 1 м.

оптическая длина пути -  произведение геометрического пути  на показатель преломления

линейно поляризованный свет -  свет,  у которого ориентация векторов  Е и Н  в любой точке пространства остаются неизменными с течением времени

поляризаторы – устройства,  преобразующие  естественный свет в поляризованный

двойное лучепреломление - разделение естественного света на две линейно поляризованных  в различных плоскостях волны, которые распространяются с различными скоростями

давление излучения - механическое давление, производимое электромагнитными волнами, падающими на поверхность тела

внешний фотоэффект - явление выхода электронов из металла, при освещение его светом

вентильный фотоэффект - перемещение  зарядов через границу  раздела  полупроводников с различными типами проводимости

спектр испускания - совокупность частот (или длин волн) гармоник, которые входят в состав излучения.

абсолютно черное тело - тело, которое поглощает  полностью все падающее на него излучение независимо от направления, длины волны, поляризации

2. КРАТКИЕ КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

ВВЕДЕНИЕ. Физика твёрдого тела является частью более общей дисциплины – материаловедения, включающего в себя также химию, металлургию, электротехнику, технологию керамических материалов.

В XIX веке основное внимание уделялось математическому аппарату для создания теории упругости и симметрии кристаллов, но это направление не использовало классического подхода физики – определения взаимосвязи между структурой вещества и действующими силами.

В начале ХХ века ситуация изменилась после создания квантовой теории строения атомов. Это позволило создать основы теорий, объясняющих такие явления, как электропроводность твёрдых тел, их тепловые, оптические свойства; объяснить разницу между проводниками и диэлектриками. В основном в это время внимание уделялось свойствам идеальных систем. В середине ХХ века изучались несовершенства кристаллических структур, и была создана теория дислокаций, объясняющая механические свойства реальных тел.

Нынешнее направление – это как изучение идеальных кристаллов, так и исследование кристаллов с дефектами.

ПОНЯТИЕ О СТРОЕНИИ ТВЁРДЫХ ТЕЛ

Лекция 1. СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТВЁРДЫХ ТЕЛ

Основным признаком твёрдых тел, отличающим их от жидкости и газа, является их малая текучесть, которая позволяет сохранять их форму под действием внешних сил. В кристаллических телах малая текучесть (величина, обратно пропорциональная вязкости) обусловлена строго упорядоченным расположением атомов в узлах кристаллической решётки, которая характеризуется высокой устойчивостью.

Кристаллические тела отличаются от аморфных. В аморфных телах упорядоченность сохраняется лишь в небольшом ансамбле атомов – существует ближний порядок, дальний порядок в аморфных телах отсутствует. По этой причине аморфные тела ближе к жидкостям, чем к кристаллам. Отсутствие дальнего порядка проявляется в переменной температуре плавления аморфных тел. В зависимости от степени упорядочивания системы конденсированные системы делятся на 5 типов.

Лекция 2 ТИПЫ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ

1. Жидкости – равновесные, изотропные (свойства не изменяются от направления воздействия), структурно неупорядоченные системы, обладающие способностью изменять форму.

2. Стёкла – квазиравновесные (условно), изотропные, структурно неупорядоченные системы, обладающие механическими свойствами.

3. Аморфы  – сильно неравновесные, изотропные, структурно неупорядоченные системы, получаемые в экспериментальных условиях.

4. Жидкие кристаллы – это равновесные, анизотропные, частично структурно упорядоченные системы, обладающие текучестью.

5. Кристаллы – равновесные, структурно упорядоченные, анизотропные системы.

Лекция 3 ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛОВ

Идеальный кристалл – это результат повторения в пространстве одного и того же структурного элемента. С геометрической точки зрения повторяющееся расположение точек или частиц в кристалле представляется в виде параллельного перемещения, или операции трансляции: