当代物理前沿专题填空题答案

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1、当代物理前沿专题填空题答案当代物理前沿专题（一）原子能及其和平利用1、★1897年，汤姆孙在放电管中发现阴极是电子流，他建立的原子模型称带葡萄干的蛋糕模型。卢瑟福发现自由放射线中α射线是氦离子流，他提出了类似太阳系的原子模型来解释α粒子散射实验,进而测定原子核的电荷数，他的学生威德威克分析了约里奥.居里夫妇的实验发现了中子。依万宁柯、海森堡建立原子核的原子中子模型。2、★原子核可以写成ＡＺ元素，其中A为质量数，Z为电荷数，Z相同A不同的元素称为同位素。3、★原子核在结合过程中所释放的能量称为结合能，平均结合能B／A最大值为8.8Mev，其相应的的A＝60。凡原子核演化向该值趋势必定释放原子

2、能。4、★原子能可能的释放模式为：衰变、裂变、聚变、碎裂，在裂变过程中，1千克燃耗相当于2万吨TNT黄色炸药。5、★裂变有两种模式：一种是裂变，重核自发分裂成两半；一种是在中子作用下引发的裂变。核裂变都要释放200Mev的能量，而原子核碎裂反应也放出这么多能量，但都是一个吸热反应，然而这一反应能放出大量中子，所以很有用。6、★中子对235Ｕ、239Pu或233Ｕ的核的诱发裂变，是人类迄今为止大量释放原子能的主要形式。原子弹爆炸的原理就是利用这种不断增殖的链式反应引起强烈爆炸。人们控制这种反应中中子产生的速率，就能缓慢地释放核能，核反应堆（核电站）按控制方式不同，划分为慢中子堆和快中子堆。6

3、、★实现核聚变需约几千电子伏特，即几千万℃的高温条件，目前人们仅知道用原子弹去触发某氢弹，受控热核反应设想有2种，一是磁约束，一是惯性约束。7、目前油的储量仅够人类使用70年，煤可供500年，天然铀和钍将是可燃物的20倍，海水中的氘可供人类用107年，所以受控热核反应的研究一直备受关注。8、★可再生能源是说与地球上存在着某种可持续的“永久”的能源，不可以再生能源是指储藏在各种物质形态中的能源。水能，风能，太阳能属于可再生能源。煤，石油属于不可再生能源。铀，钍，氘属于不可再生能源，潮汐能来自地球自转的旋转动能。当代物理前沿专题（二）半导体1、1948年巴丁.布拉顿，肖克莱发明了晶体管，带来了

4、现代电子学的革命。1958年集成电路问世,1968年硅大规模集成电路实现大生产，标志着进入了微电子时代，21世纪将是光电子信息时代。2、1970年，江崎和朱兆祥提出了超晶格概念，两年后在一种分子束外延设备上得以实现，这导致了高电子迁移率的晶体管（HEMT）的出现和量子霍尔效应的发现。3、★量子阱，超晶格是由两种材料组成的，能使半导体的自由电子局限在一个平面内运动，称为二维电子气，由于杂质和电子运动在不同平面里，一个使得杂质对电子的散射作用大大减小，所以大大提高了电子迁移率，选择不同的材料，设计不同的禁带宽度和光学器件称为能带剪裁工程。4、量子阱，量子点中的电子运动分别具有一维和零维的特点，

5、受量子的限制效应，原来电子运动的能带会分裂成一系列分裂的量子能级，用它们制成的激光器，预计阈值电流进一步降低，达到μA量数，且特征温度大大提高。5、当器件长度小于电子平均自由程的所谓介观系统中，电子输运不再遵循欧姆定律，完全由它的波动性决定。6、通常用迁移率μ＝eτ/m*表征半导体导电性能，其中弛豫时间τ表示固体电子运动，两次碰撞之平均自由时间，m*表示电子的等效质量。7、★按量子力学的泡利原理，每个能带能填充2N个电子（N为固体中原子数），金属大多数是一价的，所以只填充能带的一半，该带称导带，半导体平均每个原子有4个价电子，恰能填满能带，称价带，导带和价带之间称禁带，绝缘体的禁带很宽，半

6、导体的禁带较窄，大约为1eV。半导体掺杂形成n型和p型半导体，n型靠电子导电，p型靠空穴导电。8、★n型和p型相接触区域形成P－n结，耗尽层中有一个内建电场，方向由n指向p区，将阻止电子和空穴扩散。9、★p-n结两端加正向电压，原平衡破坏，减弱了原来的内建场，电子和空穴扩散增加，总的电流是由这2部分电流之和这称复合电流。加反向电压，电流是靠耗尽区中产生的电子和空穴提供电流值很小称为产生电流。10、半导体晶体管中三个区别称发射区基区集电区其中基区很薄，晶体管电流放大系数β=△Ic/△Ib，通常β为100左右。11、★每块集成电路由成千上万个MOS晶体管组成，包括了三层硅、二氧化硅、金属，p型

7、衬底上两个几区分别称源区和漏区，在它们的上面有一个金属栅称栅极。12、★MOS晶体管栅极上加正向电压时，源区和漏区之间的P区空穴被耗尽，当正电压超过阈值电压时，P区中就会感应出电子，形成一个n型电子沟道，称反型层，MOS晶休管起一个开关作用，其延迟时间等于RC。13、光电探测器实质上是一个反向偏置的二极菅。当入射光子hγ>Eg时，耗尽区内产生电子空穴对，被电场分开，形成光电流。检测这个光电流就可以知光信息的强弱。非耗尽区