ИТОГОВАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АТТЕСТАЦИЯ ВЫПУСКНИКОВ

ИТОГОВАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АТТЕСТАЦИЯ ВЫПУСКНИКОВ

 

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

 

УДК 378.146: 621.396(075.8)

ББК 74.58: 74.202.4: 32.841я7

Р15

Печатается по решениюучебно-методической комиссии

физического факультета ИГУ

Рецензенты:

д-р физ.-мат. наук, проф. Ю. Л. Ломухин (ИрГУПС)

д-р физ.-мат. наук, проф. Н. Т. Афанасьев (ГОУ ВПО «ИГУ»)

Отв. ред. канд. физ.-мат. наук, доц. В. А. Карнаков

Составители:

д-р физ.-мат. наук, проф. Ю. В. Аграфонов, канд. физ.-мат. наук,
доц. Л. А. Акатова, д-р физ.-мат. наук, проф. В. Б. Иванов, канд. мат. наук,
доц. Д. В. Иншаков, ст. преп. Ю. Б. Ланин, канд. тех. наук, доц. C. Д. Марчук,
д-р физ.-мат. наук, доц. В. И. Сажин, д-р физ.-мат. наук, проф. М. В. Тинин

Радиофизика и электроника: итоговая государственная аттестация выпускников: учеб.-метод. пособие / сост. Ю. В. Аграфонов [и др.]; отв. ред. В. А. Карнаков. – Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2008. – 72 с.

Составлено коллективом преподавателей кафедр радиофизики и радиоэлектроники физического факультета ИГУ, являющихся выпускающими кафедрами по специальности 013800 «Радиофизика и электроника».

Содержатся нормативные положения, требования и практические указания для подготовки к междисциплинарному государственному экзамену по специальности 013800 «Радиофизика и электроника» и выполнению дипломной работы.

Приводятся материалы по ориентировочной тематике дипломных работ, организации защиты, требования к содержанию и оформлению дипломной работы, примерные образцы отдельных разделов работы и образцы необходимых для защиты документов.

Пособие предназначено для студентов 5-го курса физического факультета при подготовке к Государственной аттестации, а также может быть полезно преподавателям, научным и инженерным работникам, руководителям и рецензентам дипломных работ.

УДК378.146: 621.396(075.8)

ББК 74.58: 74.202.4: 32.841я7

Учебное издание

РАДИОФИЗИКА И ЭЛЕКТРОНИКА: ИТОГОВАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АТТЕСТАЦИЯ ВЫПУСКНИКОВ

Составители: Ю. В. Аграфонов, Л. А. Акатова, В. Б. Иванов, Д. В. Иншаков, Ю. Б. Ланин, C. Д. Марчук, В. И. Сажин, М. В. Тинин

Подготовила к печати Э. А. Невзорова

Подписано к печати 20.11.08. Формат 60x84 1/16. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 2, 6. Усл. печ. л. 4, 2. Тираж 120 экз. Поз. 82. Заказ 118.

Издательство Иркутского государственного университета

664003, Иркутск, бульвар Гагарина, 36

© ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет», 2008

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1. ИТОГОВАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АТТЕСТАЦИЯ.. 4

1.1. Общие положения по аттестации. 4

1.2. Требования к уровню подготовки выпускника. 6

2. МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКЗАМЕН ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 031800 «РАДИОФИЗИКА И ЭЛЕКТРОНИКА» 8

2.1. Организация государственного экзамена. 8

2.2. Содержание государственного экзамена. 9

2.2.1. Основы теории колебаний. 9

2.2.2. Физическая электроника. 16

2.2.3. Физика волновых процессов. 20

2.2.4. Статистическая радиофизика. 24

2.2.5. Квантовая радиофизика. 30

2.3. Требования к ответам на задания экзаменационного билета. 36

2.4. Критерии оценки ответа на задания экзаменационного билета. 36

3. КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА. 38

3.1. Общие положения по выпускной квалификационной работе (ВКР) 38

3.2. Выбор темы выпускной работы.. 39

3.3. Структура выпускной работы.. 40

3.4. Правила оформления дипломной работы.. 42

4. Защита дипломной работы.. 50

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 54

Приложение 1. Примерный перечень тем дипломных работ.. 54

Приложение 2. Образец титульного листа дипломной работы.. 58

Приложение 3. Форма задания на дипломную работу. 59

Приложение 4. Примерный образец задания на дипломную работу. 60

Приложение 5. Примерный образец реферата. 61

Приложение 6. Примерный образец содержания дипломной работы.. 62

Приложение 7. Примерный образец введения. 64

Приложение 9. Примерный образец списка использованных источников. 66

Приложение 10. Примерный образец отзыва. 67

Приложение 11. Примерный образец рецензии. 69

Приложение 12. Примерный образец акта внедрения. 71

Приложение 13. Примерный образец рекомендации к внедрению.. 72

1. ИТОГОВАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АТТЕСТАЦИЯ

 

Государственным образовательным стандартом по специальности 013800 «Радиофизика и электроника», квалификация радиофизик, утвержденным Минобразованием России 17 марта 2000 г. (регистрационный № 170ен/сп) предусмотрена итоговая государственная аттестация (ИГА) выпускников в виде:

а) государственного экзамена по специальности;

б) защиты выпускной квалификационной работы.

Общие положения по аттестации

Целью ИГА является установление соответствия уровня и качества подготовки выпускника требованиям Государственного образовательного стандарта (ГОС) высшего профессионального образования, а также требованиям регионального компонента и компонента образовательного учреждения по данной специальности и установление соответствие уровня подготовки выпускника высшего учебного заведения к выполнению профессиональных задач.

ИГА осуществляется государственными аттестационными комиссиями (ГАК), организуемыми в университете по каждой основной образовательной программе. ГАК возглавляет председатель, утверждаемый Федеральным агентством по образованию. ГАК действует в течение одного календарного года с 1-го января по 31 декабря текущего года. К итоговой государственной аттестации допускаются лица, успешно завершившие в полном объеме освоение основной образовательной программы по соответствующей специальности высшего профессионального образования (ВПО). По завершении ИГА выпускнику высшего учебного заведения выдается диплом государственного образца, в котором указывается уровень образования и квалификация.

ИГА, в соответствии с ГОС ВПО, состоит из следующих испытаний:

§ итоговый междисциплинарный государственный экзамен по специальности (далее государственный экзамен);

§ защита выпускной квалификационной работы в форме дипломной работы (ДР);

Итоговый государственный экзамен по специальности проводится в устной либо письменной форме в соответствии с программой, составленной на основе программ учебных дисциплин предметной подготовки по данной специальности. Перечень конкретных дисциплин и вопросов, входящих в программу государственного экзамена по специальности, а также форма и условия его проведения, устанавливаются ученым советом факультета.

К защите дипломной работы допускаются студенты 5-го курса, успешно завершившие в полном объеме освоение основной образовательной программы по соответствующей специальности ВПО, успешно прошедшие итоговый государственный экзамен по специальности и защитившие производственную практику.

Тема дипломной работы студента определяется выпускающей кафедрой и утверждается приказом по университету. Для подготовки ДР студенту назначается руководитель и, при необходимости, научный консультант.

При положительном результате ИГА (успешная защита ДР и сдача итогового государственного экзамена по специальности) ГАК принимает решение о присвоении выпускнику квалификации по соответствующей специальности с выдачей диплома о высшем образовании.

Диплом с отличием выдается выпускнику, если им сданы итоговые государственные аттестационные испытания на «отлично», и он имеет не менее 75 % отличных оценок за весь курс обучения и ни одной оценки «удовлетворительно».

Студент, не прошедший в течение установленного срока итоговую государственную аттестацию (аттестационные испытания), отчисляется из университета и получает, по его личному заявлению, академическую справку или диплом о неполном высшем образовании.

Допуск лиц к повторному прохождению итоговой государственной аттестации, или к отдельным аттестационным испытаниям, возможен в течение 5 лет после прохождения итоговой государственной аттестации впервые. Повторные итоговые аттестационные испытания могут назначаться вузом не более двух раз в течение 5 лет.

Допуск лица к итоговым аттестационным испытаниям (к экзамену или к защите дипломной работы) осуществляется приказом ректора университета по личному заявлению.

Лица, не проходившие итоговые аттестационные испытания по уважительной причине, подтвержденной документально, допускаются к прохождению государственной аттестации в установленном порядке. В случае изменения перечня итоговых аттестационных испытаний, входящих в состав итоговой государственной аттестации, выпускники проходят итоговые аттестационные испытания в соответствии с перечнем, действовавшим в год окончания ими курса обучения.

1.2. Требования к уровню подготовки выпускника

Требования к профессиональной подготовленности специалиста определены в Государственном образовательном стандарте ВПО. По специальности 013800 «Радиофизика и электроника» устанавливаются следующие основные критерии уровня подготовки выпускника:

Специалист должен знать государственный язык Российской Федерации – русский язык; свободно владеть языком, на котором ведется преподавание.

Специалист должен обладать профессиональными знаниями и умениями, которые необходимы ему при решении задач, соответствующих его квалификационной характеристике, а именно знать:

§ основные научно-технические проблемы и перспективы развития радиофизики и электроники, их взаимосвязь со смежными областями;

§ функциональные схемы устройства основных систем передачи информации и компьютерной электроники; влияние радиофизических факторов на эффективность работы таких систем;

§ схемотехнику и элементную базу электронной техники, основные виды используемых материалов, компонентов и приборов;

§ основы методов хранения, обработки, передачи и защиты информации, типовые информационные технологии и программные продукты;

§ принципы проектирования и эксплуатации локальных и глобальных сетей ЭВМ, генерации, обработки, передачи и приема сигналов по современным каналам связи;

§ математический аппарат и численные методы, физические и математические модели процессов и явлений, лежащих в основе описания каналов передачи данных и устройств телекоммуникационных систем и электроники;

§ базовые языки и основы программирования, методы компьютерного моделирования радиофизических процессов и работы электронных систем;

§ методику проведения научно исследовательской деятельности, обработки экспериментальных данных, интерпретации и анализа полученных результатов;

Специалист должен уметь применять:

§ теоретические знания, полученные по специальности, к анализу эффективности работы радиофизических и электронных систем, повышению их качества и надежности;

§ методы организации и проведения измерений и исследований для тестирования работы систем;

§ методы и компьютерные системы проектирования, интегрированные пакеты прикладных программ для разработки новых радиофизических и электронных систем;

§ методы автоматизации производственных процессов и физического эксперимента на основе компьютерных технологий;

§ навыки выполнения научных исследований в постановке и разработке новых задач в области радиофизики и электроники;

§ правила и методы сборки, настройки и регулирования электронной аппаратуры, контроля ее качества.

 

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКЗАМЕН ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 031800 «РАДИОФИЗИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

Итоговый междисциплинарный государственный экзамен по специальности (далее государственный экзамен) является видом итоговой государственной аттестации выпускников, которым завершается обучение по основной профессиональной образовательной программе высшего профессионального образования и проводится в соответствии с Положением об итоговой государственной аттестации выпускников образовательных учреждений высшего профессионального образования в Российской Федерации, утвержденным приказом Министра образования РФ № 1155 от 25.03.2003 г.

Основная цель государственного экзамена по заключается в установлении соответствия уровня и качества подготовки выпускника требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, а также требованиям регионального компонента и компонента образовательного учреждения по данной специальности.

Содержание государственного экзамена

Содержание государственного экзамена определяется перечнем базовых учебных дисциплин (программ учебных дисциплин), изучаемых в вузе по специальности 013800 «Радиофизика и электроника». В экзаменационный билет, состоящий из пяти заданий, включается по одному заданию на каждую из дисциплин этого перечня. Ниже приведены программы дисциплин государственного экзамена, примеры типовых заданий с решениями и тесты, используемые для самоконтроля при подготовке к экзамену.

Основы теории колебаний

Программа курса

1. Введение.

Предмет теории колебаний. Создание основ теории колебаний, ее развитие, применение к различным процессам в природе, физике и технике, разработка математических методов, экспериментальные исследования. Классификация колебательных систем и колебательных процессов. Системы с сосредоточенными и распределенными параметрами.

2. Собственные колебания в системах с одной степенью свободы.

Общие свойства колебательных систем с одной степенью свободы. Консервативные системы. Условие консервативности. Роль начальных условий. Колебания в системе со слабой нелинейностью. Неизохронность колебаний нелинейных систем. Колебания системы с «отталкивающей» силой. Диссипативные системы. Примеры потерь энергии в колебательной системе. Характеристики затухающего колебательного процесса. «Отрицательные» потери в системе. Физический смысл. Способы осуществления. Особенности колебательного движения в системе с отрицательными потерями. Собственные колебания в нелинейной системе. Примеры нелинейности. Характер колебательного процесса в нелинейной системе.

3. Колебания в системах с одной степенью свободы при внешнем силовом воздействии – вынужденные колебания.

Принцип суперпозиции. Колебания под действием гармонической силы. Общее решение. Резонанс. Вид колебаний при резонансе. Резонансные кривые. Явления резонанса в разных областях физики и техники. Биения. Поведение нелинейных систем при слабом воздействии (консервативных и диссипативных). Резонансные кривые (амплитудно-частотные характеристики) для мягких и жестких систем. Приближенные расчеты вынужденных колебаний в слабо нелинейных системах.

4. Колебания в системах с одной степенью свободы при внешнем параметрическом воздействии – параметрические колебания.

Системы с периодически меняющимися параметрами. Некоторые сведения математической теории параметрических колебаний. Способы изменения параметров системы во времени. Параметрическое возбуждение (резонанс). Обоснование определенных фазовых соотношений между частотой колебательного контура и частотой изменения параметра при резонансе. Параметрические генераторы и усилители.

5. Элементы теории автоколебаний.

Общие свойства автоколебательных систем. Строение автоколебательной системы и принцип работы. Специфика энергетики автоколебательных систем. Предельные циклы. Влияние нелинейности системы на форму колебаний в системе. Ламповый генератор как автоколебательная система. Типы автоколебательных систем: релаксационные колебательные системы, системы резонансного типа, томпсоновского типа. Воздействие внешней гармонической силы на автоколебательную систему.

6. Линейные колебательные системы с двумя степенями свободы.

Разбиение сложной колебательной системы на парциальные. Частоты нормальных колебаний и коэффициенты распределения амплитуд. График Вина. Связь и связанность как характеристики энергообмена между парциальными системами при свободных колебаниях. Вынужденные колебания в системах с двумя степенями свободы (консервативных и слабо диссипативных).

7. Приближенные методы расчета и анализа колебательных процессов

Метод фазовой плоскости. Обоснование метода. Его возможности. Классификация особых точек и фазовых траекторий. Предельный цикл. Бифуркации. Условие сшивания этапов. Метод медленно меняющихся амплитуд. Обоснование метода для слабо нелинейных и слабо диссипативных систем. Основные уравнения для определения ММА. Применение методов ММА к рассмотрению свободных, вынужденных, параметрических и автоколебаний. Метод гармонического баланса.

8. Стохастические колебания. Странный аттрактор.

Литература

Основная

1. Ильин М. М. Теория колебаний / М. М. Ильин, К. С. Колесников, Ю. С. Саратов. – М.: Изд-во МВТУ им. Н. Э. Баумана, 2003.

2. Карлов Н. В. Колебания, волны, структуры / Н. В. Карлов, Н. А. Кириченко. – М.: Физматгиз, 2003.

3. Трубецков Д. И. Линейные колебания и волны / Д. И. Трубецков, А. Г. Рожнов. – М.: Физматгиз, 2001.

4. Горяченко В. Д. Элементы теории колебаний / В. Д. Горяченко. – Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1995.

5. Пановко Я. Г. Введение в теорию механических колебаний / Я. Г. Пановко. – М.: Наука, 1991.

6. Мигулин В. В. Основы теории колебаний / В. В. Мигулин, В. И. Медведев, Е. Р. Мустель, В. Н. Парыгин. – М.: Наука, 1988.

Дополнительная

1. Анищенко В. С. Стохастические колебания в радиофизических системах: в 2 ч. / В. С. Анищенко. – Саратов: Изд-во СГУ, 1985–1986.

2. Пиппард А. Физика колебаний / А. Пиппард. – М.: Высш. шк., 1985.

3. Капранов М. В. Теория колебаний в радиотехнике / М. В. Капранов, В. Н. Кулещев, Г. М. Уткин. – М.: Наука, 1984.

4. Филиппов А. Т. Многоликий солитон. – М.: Наука, 1990.

5. Бутенин Н. В. Введение в теорию нелинейных колебаний / Н. В. Бутенин, Ю. В. Неймарк. – М.: Наука, 1987.

6. Неймарк Ю. И. Стохастические и хаотические колебания / Ю. И. Неймарк, П. С. Ланда. – М.: Наука, 1986.

 

Пример решения типовой задачи

Задача. Получить уравнение фазовых траекторий и построить фазовый портрет собственных колебаний нелинейной консервативной системы: колебательного контура с сегнетоэлектрическим конденсатором (варикондом), емкость которого может быть аппроксимирована зависимостью , где q – заряд конденсатора, С₀, γ – константы для конкретного сегнетоэлектрика, сделать вывод о характере колебаний.

Решение: Уравнение баланса напряжений данного контура:

,

где J – ток в контуре.

Колебательное уравнение для заряда:

.

Уравнение фазовых траекторий

.

После интегрирования этого уравнения получаем:

.

Преобразуем уравнение кривых

.

Фазовый портрет изобразить на фазовой плоскости

; .

Фазовые траектории – замкнутые линии. Это говорит о том, что движение – периодическое.

Фазовые траектории при малых γ имеют форму эллипса; следовательно, q(t) изменяется по гармоническому закону.

При других γ фазовая траектория замкнута, но имеет форму овала. Колебания q(t) – не синусоидальной формы.

Особая точка характеризует устойчивое состояние равновесия, а значения полуосей эллипса и овала – значению амплитуд и .

Вопросы для тестирования

1. Амплитуда собственных (свободных) колебаний определяется:

а) параметрами системы,

б) начальным запасом энергии системы,

в) параметрами внешней силы.

2. Неизохронные колебания это:

а) колебания, амплитуда которых изменяется во времени,

б) колебания, частота которых изменяется в зависимости от амплитуды (начальных условий),

в) колебания, период которых постоянен.

3. На возникновение собственных апериодических колебаний в ЛДС влияет:

а) задание начальных условий,

б) определенное соотношение параметров системы,

в) изменение амплитуды внешней силы.

4. Разный характер (вид) апериодического (асимптотического) свободного колебания зависит от:

а) соотношения параметров,

б) задания начальных условий,

в) характера внешнего воздействия.

5. Фазовый портрет свободных колебаний в ЛКС с «отталкивающей» силой это:

а) эллипс,

б) развертывающаяся спираль,

в) равносторонние гиперболы.

6. Фазовый портрет собственных колебаний консервативного математического маятника с произвольным углом отклонения содержит особые точки типа:

а) устойчивый узел,

б) неустойчивый фокус,

в) седло,

г) центр.

7. В ЛДС под действием гармонической силы резонанс наступает:

а) при совпадении собственной частоты ω ₀и частоты изменения параметра р (ω ₀= р),

б) при соотношении между ω ₀ и р: ,

в) при соотношении ω ₀ ≈ р.

8. Амплитуда установившихся вынужденных колебаний в ЛДС определяется:

а) начальными условиями,

б) характеристиками внешней силы,

в) параметрами системы.

9. Нелинейная диссипация собственных колебаний приводит к:

а) зависимости частоты колебаний от амплитуды,

б) постоянству логарифмического декремента затухания,

в) зависимости логарифмического декремента затухания от начальных условий.

10. При резонансе в ЛКС амплитуда колебаний:

а) нарастает неограниченно по линейному закону,

б) имеет максимум,

в) не изменяется.

11. В автоколебательной системе, описываемой уравнением х^’’ + ω ₀²x = F₀cos pt

а) в общем случае результирующее колебание является:

б) гармоническим

в) периодическим, но несинусоидальным

г) апериодическим

12. Для возникновения параметрического резонанса необходимо, чтобы:

а) частота изменения параметра р совпадала с частотой возникающих колебаний ω,

б) выполнялось соотношение p = 2ω /n (n=1, 2...),

в) выполнялось соотношение p ≈ nω.

13. Автоколебания могут быть:

а) гармоническими,

б) апериодическими,

в) затухающими,

г) несинусоидальными.

14. Амплитуда автоколебаний определяется:

а) начальными условиями,

б) параметрами системы,

в) видом возвращающей силы.

15. Аттрактор это:

а) устойчивый предельный цикл,

б) неустойчивый предельный цикл,

в) полуустойчивый предельный цикл.

16. Функция диссипации автоколебательной системы:

а) положительная,

б) знакопеременная,

в) отрицательная.

17. Бифуркация – это качественное изменение поведения динамической системы:

а) при определенных значениях параметров,

б) при определенных начальных условиях,

в) случайным образом.

Физическая электроника

Программа курса

1. Основы физики полупроводников.

Уравнение Шредингера для кристалла. Одноэлектронное приближение. Движение электрона в периодическом поле. Теорема Блоха. Квазиимпульс. Зоны Бриллюэна. Периодичесие граничные условия. Энергетические зоны. Эффективная масса. Закон дисперсии. Разница между металлами и полупроводниками. Примесные полупроводники.

2. Статистика электронов и дырок в полупроводниках.

Плотность состояний с заданной энергией. Функция Ферми-Дирака. Концентрация электронов и дырок в зонах. Невырожденные полупроводники. Вырожденные полупроводники. Уровень Ферми в собственном полупроводнике. Концентрация носителей и уровень Ферми в примесном полупроводнике.

3. Неравновесные электроны и дырки.

Среднее время жизни носителей. Уравнения кинетики. Решение уравнений кинетики для одномерного полупроводника. Подвижность носителей и коэффициенты диффузии. Квазиуровень Ферми. Свойства квазиуровней Ферми.

4. Электронно-дырочные переходы.

Двойной электрический слой. Принцип работы солнечных электрических батарей. Инжекция неосновных носителей через р/n-переход. Изменение квазиуровней Ферми в переходной области. Концентрация носителей на границе р/n-перехода. Ширина переходной области. Контактная разность потенциалов. Емкость р/n-перехода. Статическая вольт-амперная характеристика р/n-перехода.

5. р/n-переход при переменном напряжении.

Плотность тока, протекающего через переход. Диффузионная емкость и диффузионная проводимость. Эквивалентная схема перехода на низких и высоких частотах. Переходные процессы в диодах. Пробой р/n-перехода.

 

Литература

1. Росадо Л. Физическая электроника и микроэлектроника / Л. Росадо. – М.: Высш. шк., 1991.

2. Шалимова К. В. Физика полупроводников / К. В. Шалимова. – М.: Энергоатомиздат, 1995.

3. Жеребцов И. П. Основы электроники / И. П. Жеребцов. – Л.: Энергоатомиздат, 1989г.

4. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела / Ч. Киттель. – М.: Наука, 1988.

5. Давыдов А. С. Теория твердого тела / А. С. Давыдов. – М.: Наука, 1989.

6. Моллер Р. Элементы интегральных схем / Р. Моллер, Т. Кейтис. – М.: Мир, 1998.

 

Пример решения типовой задачи

Задача

1. Докажите, что в полупроводнике n-типа

, (1)

, (2)

где N_d – концентрация внедренной примеси;

n_i – концентрация носителей в собственном полупроводнике;

n_n и p_n – концентрации основных и неосновных носителей, соответственно.

 

2. Найти концентрацию носителей n_n и p_n в практически важном случае n_i / N_d < < 1

 

Решение:

1. Для примесного полупроводника так же как и для собственного, выполняется закон действующих масс

(3)

и условие электронейтральности

, (4)

где – концентрация электронов и дырок,

концентрация доноров и акцепторов

Для полупроводника n-типа выражения (3), (4) примут вид:

 

Решение данной системы уравнений дается формулами (1), (2).

 

2. Разлагая в (1), (2) радикал в ряд с точностью до первого члена, получим

; ,

то есть > > .

 

Вопросы для тестирования

1. Одноэлектронное приближение

Какое из ниже перечисленных приближений не выполняется для аморфных веществ?

а) адиабатическое приближение,

б) модель идеального кристалла,

в) приближение самосогласованного поля.

2. Чем отличаются понятия импульс и квазиимпульс ?

а) направлением движения,

б) абсолютной величиной,

в) неоднозначностью определения.

3. Где находится уровень Ферми для невырожденного полупроводника?

а) в запрещенной зоне,

б) в зоне проводимости,

в) в валентной зоне.

4. Чем определяется различие между полупроводниками и металлами с точки зрения зонной теории?

а) шириной запрещенной зоны,

б) отсутствием запрещенной зоны,

в) перекрытием валентной зоны и зоны проводимости.

5. Какие примеси определяют вид носителей заряда в полупроводнике n-типа?

а) доноры,

б) акцепторы,

в) доноры и акцепторы.

6. Какими процессами определяется среднее время жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках?

а) столкновением носителей,

б) рекомбинацией электронно-дырочной пары,

в) различие несущественное.

7. Укажите различие между понятиями уровней Ферми и квазиуровней Ферми:

а) различия нет,

б) различие принципиальное,

в) различие несущественное.

8. Пусть к р/n-переходу приложено постоянное смещение. При каком смещении возрастает ширина переходной области?

а) при прямом смещении,

б) при обратном смещении.

9. Пусть к р/n-переходу приложено постоянное смещение. При каком смещении уменьшается величина барьерной емкости?

а) при прямом смещении,

б) при обратном смещении.

10. Какой составляющей электрического тока обусловлена барьерная емкость р/n-перехода?

а) постоянной составляющей,

б) переменной составляющей.

11.Что изменится в эквивалентной схеме диода на высоких частотах по сравнению с низкими частотами?

а) добавится дополнительная емкость,

б) добавится дополнительное сопротивление,

в) добавятся дополнительные емкость и сопротивление.

Физика волновых процессов

Программа курса

1. Волновое уравнение.

Колебания струны. Упругие колебания в газе. Колебания в плазме. Упругие колебания в твердом теле. Проводящая линия. Электромагнитные волны в вакууме.

2. Решения волнового уравнения.

Формальные решения. Дисперсионное уравнение. Стоячие и бегущие волны. Плоские, сферические и цилиндрические волны.

3. Дисперсия и групповая скорость.

Диспергирующие и не диспергирующие среды. Биения волн. Спектральный анализ сигналов. Фурье-анализ волновых пакетов.

4. Электромагнитные волны.

Волновое уравнение для электромагнитных волн в среде. Энергия электромагнитных волн. Поляризация.

5. Отражение и преломление волн.

Импеданс и согласованная нагрузка. Отражение на границе двух сред. Компенсация отражения. Закон Снеллиуса, формулы Френеля.

6. Распространение волн в неоднородной среде.

Электромагнитные поля в среде с дисперсией. Приближение геометрической оптики. Линейный слой, поле в области отражения. Точное решение – слой Эпштейна.

7. Волноводы и резонаторы.

Волновод – простейший случай. Вектор Герца. Уравнение Гельмгольца в цилиндрической системе координат. Электромагнитное поле в прямоугольном и цилиндрическом волноводе. Объемные резонаторы. Коаксиальный кабель.

8. Волны в периодических структурах.

Брэгговское рассеяние. Цепочка из LС-ячеек.

9. Волны в анизотропной среде.

Тензор диэлектрической проницаемости. Замагниченная плазма, как анизотропная среда. Распространение электромагнитных волн в магнитоактивной плазме.

10. Нелинейные волны.

Простые волны Римана. Спектр простых волн. Уравнение Бюргерса. Солитоны, уравнение Кортевега – де Вриза.

11. Интерференция.

Интерференция двух волн. Когерентность. Многолучевая интерференция.

12. Дифракция.

Принцип Гюйгенса – Френеля. Зоны Френеля. Дифракция на границе тени.

Литература

Основная

1. Виноградова М. Б. Теория волн / М. Б. Виноградова, О. В. Руденко, А. П. Сухоруков. – М.: Наука, 1979.

2. Крауфорд Ф. Волны. Берклиевский курс физики. Т. III / Ф. Крауфорд. – М.: Наука, 1976.

3. Савельев И. В. Курс общей физики. Кн. 4: Волны, оптика / И. В. Савельев. – М.: Наука; Физматгиз, 1998.

4. Иванов В. Б. Теория волн: курс лекций / В. Б. Иванов. – Иркутск: Иркут. гос. ун-т, 2006.

Дополнительная

1. Иродов И. Е. Волновые процессы. Основные законы /
И. Е. Иродов; Физматгиз. – М.; СПБ., 1999.

2. Калитеевский Н. И. Волновая оптика / Н. И. Калитеевский. – М.: Высш. шк., 1995.

 

Пример решения типовой задачи

Задача. Струна длиной 50 см, закрепленная на концах, натянута с силой 100 Н. Масса струны 5 г. Какова частота основной моды стоячей волны в такой струне?

Решение:

Частота f выражается через циклическую частоту ω по формуле

f=ω /2π.

Циклическая частота определяется через фазовую скорость v_ф

ω =v_фk.

Фазовая скорость определяется силой натяжения струны Т и линейной плотностью ρ

v_ф=√ (T/ρ ).

Линейная плотность по определению равна отношению массы струны m к ее длине l

ρ =m/l.

Волновое число k связано с длиной волны λ

k = 2π /λ.

Для основной моды на длине струны укладывается половина длины волны

λ = 2l.

Из приведенных формул получаем расчетное соотношение

.

Числовое значение составляет 100 Гц.

 

Вопросы для тестирования

1. Волна описывается математически:

а) функцией координат,

б) функцией многих переменных,

в) функцией времени.

2. Звуковая волна является:

а) продольной волной,

б) волной механических напряжений,

в) колебанием постоянной частоты.

3. Стоячие волны это:

а) распределения возмущений, постоянные во времени и пространстве,

б) волны с неизменной начальной фазой,

в) волны с фиксированным положением максимумов и минимумов,

4. Фазовая скорость может быть:

а) только положительной величиной,

б) произвольной величиной,

в) величиной, меньшей скорости света.

5. Волновой пакет это:

а) сумма двух волн с близким частотами,

б) суперпозиция падающей и отраженной волны,

в) ограниченное в пространстве и времени волновое поле.

6. Дисперсия волн связана с:

а) зависимостью фазовой скорости от амплитуды волны,

б) затуханием волн в пространстве,

в) зависимостью скорости от волнового вектора.

7. Свет в вакууме это:

а) поперечная электромагнитная волна,

б) нелинейная волна Римана,

в) колебания электрического тока.

8. Показатель преломления определяется:

а) величиной групповой скорости,

б) величиной фазовой скорости,

в) углами падения и отражения.

9. Обыкновенные и необыкновенные волны отличаются:

а) поляризацией,

б) направлениями распространения,

в) величинами фазовых скоростей.

10. В сферической волне интенсивность:

а) экспоненциально убывает с расстоянием от источника,

б) убывает обратно пропорционально расстоянию,

в) убывает обратно пропорционально квадрату расстояния.

11. Импеданс зависит от:

а) амплитуды волны,

б) интенсивности волны,

в) свойств среды распространения.

12. Приближение геометрической оптики работает в:

а) слабо диспергирующей среде,

б) слабо неоднородной среде,

в) слабо поглощающей среде.

13. Волновод является:

а) линией задержки,

б) резонансной системой,

в) средой без дисперсии.

14. ТЕМ – волны:

а) распространяются при наличии двух проводящих поверхностей,

б) волны в идеальном прямоугольном волноводе,

в) распространяются без затухания.

15. Околоземная космическая плазма является:

а) средой без дисперсии для радиоволн,

б) анизотропной средой,

в) средо

123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Аттестация аудиторов и условия допуска к аудиторской деятельности
2. Аттестация государственных служащих
3. Аттестация и присвоение классных чинов
4. АТТЕСТАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ ПО ПРОФИЛЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ
5. Аттестация рабочих мест по условиям труда
6. Аттестация рабочих мест по условиям труда (к л.р. 1, 2, 3)
7. Аттестация судей. Квалификационные классы судей.
8. Безработица, ее виды и социально-экономические последствия. Государственная политика занятости населения
9. В рыночной экономике существует государственная, личная и коллективная форма собственности. Верно ли это утверждение?
10. В скольких чтениях чтениях Государственная Дума рассматривает проект бюджета
11. ГК РФ Статья 131. Государственная регистрация недвижимости
12. Государственная должность, должность государственной службы: понятие, признаки, соотношение, классификация.