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将某超导环先降温至临界温度以下(处于超导态),再施加外磁场后撤去外磁场;另一完全相同的超导环先加外磁场,再降温进入超导态后撤去外磁场。已知迈斯纳效应表明超导体内部磁感应强度恒为____,第一种情形环内因电磁感应被持续无衰减地维持的电流体现的是____效应(填“零电阻”或“迈斯纳”);两种操作顺序所最终得到的环内磁通状态____(填“相同”或“不同”)。
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在一块硅单晶中,p-n结由受主浓度为N_A的p区和施主浓度为N_D的n区构成,本征载流子浓度为n_i。已知热电压kT/q记为V_T。热平衡时p-n结内建电势的表达式为 V_bi = V_T·ln(____)(用N_A、N_D、n_i表示)。
某本征半导体导带与价带有效状态密度乘积满足 n_i = N_cN_v 的平方根形式,已知 √(N_cN_v) = 1.0×10^19 cm^-3,禁带宽度 E_g = 1.0 eV,温度 T = 290 K,玻尔兹曼常数 k = 8.62×10^-5 eV/K。由 n_i = √(N_cN_v)·exp(−E_g/(2kT)) 可算得该温度下本征载流子浓度 n_i ≈ ____ ×10^10 cm^-3(保留两位有效数字)。
在硅p-n结中,p区受主浓度为N_A=10^15 cm^(-3),n区施主浓度为N_D=10^15 cm^(-3),本征载流子浓度n_i=10^10 cm^(-3),工作温度下kT/q=0.026 V,已知ln10≈2.303。则该p-n结的内建电势差V_bi=(kT/q)×ln(N_A·N_D/n_i²)=____ V(保留一位小数),空间电荷区内建电场方向由____区指向____区。
在紧束缚近似下,晶体中电子的能带可写为 E(k)=ε₀−J∑_R e^(ik·R)(只计最近邻)。对于简立方晶格(晶格常数为 a),最近邻共有 6 个,利用对称性求和可得 E(k)=ε₀−2J[cos(k_x a)+cos(k_y a)+cos(k_z a)]。该能带的带宽(最高能量与最低能量之差)为____(用 J 表示)。
某单原子晶体近似用爱因斯坦模型处理,其爱因斯坦温度 θ_E = 300 K。已知 k_B = 1.38×10⁻²³ J/K,ħ = 1.055×10⁻³⁴ J·s。(1)由 θ_E = ħω/k_B 反推,晶体中原子的爱因斯坦角频率 ω ≈ ____ ×10¹³ rad/s(保留三位有效数字);(2)当温度远高于 θ_E 时,该晶体的摩尔热容 C_V,m 趋于高温极限值 ____ J/(mol·K)(保留三位有效数字,R = 8.31 J/(mol·K))。
某晶态绝缘体在极低温区其摩尔定容热容服从 C_V,m = aT³(T≪θ_D),实验测得系数 a = 1.944×10⁻³ J·mol⁻¹·K⁻⁴。已知德拜低温比热公式中系数 12π⁴/5 ≈ 233.8,摩尔气体常量 R = 8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹,且此时爱因斯坦模型的指数型比热预言与实验明显偏离而德拜模型适用。则该晶体的德拜温度 θ_D = ____ K,该 T³ 律成立所要求的温度条件可表述为 T ≪ ____(用符号表示)。
某体心立方晶体,晶格常数 a=2.0 Å。用波长 λ=√2 Å 的单色 X 射线作粉末衍射。体心立方结构因子 F_hkl = f[1+e^(iπ(h+k+l))],故当 h+k+l 为____(填“奇数”或“偶数”)时发生系统消光,(100) 面不出现衍射。结构因子非零的晶面中面间距最大的为 (110) 面,其 d₁₁₀=____ Å,代入布拉格定律 2d·sinθ=λ 得最先出现的衍射角 θ₁=____°(sin30°=1/2)。
某晶体晶格的惯用晶胞是边长为 a 的体心立方晶胞。按晶胞与原胞的区分:该惯用晶胞内包含的格点数为____;而固体物理学原胞是晶格的最小重复单元,其体积为____(用 a 表示)。
金刚石以外的许多金属采用密堆积结构。等径刚球按 ABAB… 顺序逐层密堆垛形成的结构称为____密堆积,其配位数为____。
波长 λ=0.154 nm 的 X 射线入射到晶面间距 d=0.25 nm 的晶体上。由布拉格定律 2d·sinθ=nλ(n 为衍射级数,sinθ≤1)可知,能观察到的最高衍射级数 n=____,对应衍射角 θ=____(度,保留一位小数)。
某晶体的惯用晶胞为面心立方结构。已知其原胞是最小重复单元但一般不直观反映晶体的全部对称性,而惯用晶胞则尽量体现对称性。则该晶体每个惯用晶胞包含的格点数为____个,其固体物理学原胞的体积为惯用晶胞体积的____倍。
某稀薄气体满足玻尔兹曼方程,按H定理其H函数随时间单调不增。设气体按速度分为两组状态,分子总数N=16,H函数取离散形式 H=Σᵢ(nᵢ/N)ln(nᵢ/N)(nᵢ为第i组分子数,对数以e为底)。当气体达到由细致平衡条件刻画的热力学平衡态时,两组分子数相等。此时H函数取最小值 H=____。
某孤立系统由 5 个可分辨的全同两能级粒子组成,每个粒子能量只能取 0 或 ε。微正则系综要求系统总能量固定为 E=2ε。(1)按等概率原理,该能量面上系统可实现的微观态总数为____;(2)微正则系综中任一指定粒子处于激发态(能量 ε)的概率为____(用分数表示)。
某理想玻色气体在数密度 n₀ 时的玻色-爱因斯坦凝聚临界温度为 Tc=24 K。若保持数密度不变,将温度降至 T=6 K,此时基态凝聚的粒子数占总粒子数的比例为 ____(用分数表示)。
某系统从温度 T=350 K 的单一热源吸收热量 Q=700 J。若此热交换过程可视为可逆过程,则系统熵变与 Q/T 之差 ΔS−Q/T 应等于____;而实际测得该系统熵变为 ΔS=2.5 J/K,据此可判定该过程为____过程(填“可逆”或“不可逆”)。
某立方晶系晶体中,一晶面在三个晶轴上的截距分别为 2a、3a、6a(a 为晶格常数),该晶面的密勒指数为____;若一晶向的矢量方向沿 [u v w] 且其端点在晶轴坐标中的投影为 (1/2, 1, 3/2),则该晶向指数为____(均按最简整数组填写,负号用上划线记号不要求,本题均为正)。
玻尔兹曼H定理指出:对于满足玻尔兹曼方程的稀薄气体,H函数随时间单调不增,即 dH/dt ____ 0(填「>」「≥」「<」「≤」或「=」之一);其中等号成立的条件是分子碰撞满足____平衡(填两字术语),此时系统达到平衡态。
某正则系综中的系统由三个可分辨的独立子系组成,每个子系仅有两个能级:基态能量为 0,简并度为 1;激发态能量为 ε,简并度为 2。设 β=1/(kT),且 βε=ln2。则该系统的正则系综配分函数 Z = ____。
某经典二维各向同性谐振子,能量为 ε = (px²+py²)/(2m) + (1/2)mω²(x²+y²),其中 m 为质量,ω 为角频率。已知玻尔兹曼常数 k、温度 T 满足 kT = ħω(ħ 为约化普朗克常量)。该振子的经典配分函数为 Z₁ = (1/h²)∫e^(-ε/kT) dxdydpxdpy(积分区域为全空间),则 Z₁ = ____。