Комментарии к традиционным экзаменационным вопросам
Раздел IV.
Физика твердого тела31. Твердое тело. Образование энергетических зон в твердом теле. Понятия: зона проводимости, валентная зона, запрещенная зона. Энергетическая схема твердого тела: металлов, полупроводников, диэлектриков.
Энергетическая "схема" не совсем уместный термин. Скорее надо говорить об энергетических зонах. Зоны проводимости и запрещенная зона вряд ли являются основными понятиями квантовой физики твердого тела. При этом отсутствуют теорема Блоха и зоны Бриллюэна.
32. Элементы квантовой статистики Ферми-Дирака. Распределение электронов по энергиям.
Следует добавить вопрос о статистике Бозе-Эйнштейна и вопрос о связи спина со статистикой.
33. Функция Ферми-Дирака, ее свойства. Энергия Ферми. Понятия вырожденный, невырожденный электронный газ. Условия вырождения.
Более корректным писать о распределении, а не о функции. Например, можно написать "Функция распределения Ферми-Дирака". Кроме того, следует добавить отдельный вопрос о функции распределения Бозе-Эйнштейна. Слово "Понятия" здесь сильно сужает вопрос. Разве нужно дать определение этого понятия и не следует рассматривать свойства электронного газа? Можно отдельными экзаменационными вопросами рассмотреть вырожденный и невырожденный квантовые газы.
Часть этого вопроса можно отнести к вопросу 31. Здесь видимо следует заменить первые два предложения следующим "Квантовая модель свободных электронов в твердом теле".
35. Плотность квантовых состояний в модели свободных электронов. Понятие "эффективной массы".
36. Электрические свойства твердых тел. Механизм проводимости твердых тел. Проводимость металлов, диэлектриков.
Объединить вопросы 36-40 об электрических свойствах твердых тел в один вопрос. При этом вопрос не должен быть описательным. Следует обсуждать только основные понятия и законы квантовой физики твердого тела.
Объединить вопросы 36-40.
38. Примесные полупроводники p-типа, n-типа, механизмы их проводимости.
Объединить вопросы 36-40. Большая часть данного вопроса не является фундаментальной и должна быть исключена из экзаменационных вопросов.
39. Эффект Холла. Постоянная Холла для полупроводников и металлов.
Данный эффект относится к прикладной физике и должен быть исключен из списка экзаменационных вопросов. Кроме того, эффект Холла не является квантовым эффектом. В отличие от него, например, эффект Джозефсона являются квантовыми. Однако он в курсе общей физики обычно не изучается.
40. Зависимость проводимости полупроводников, диэлектриков от температуры, ее объяснение.
Данный вопрос за маленьким исключением (диэлектриков) повторяет вторую часть вопроса 37. Вопросы 36-40, посвященные электрическим свойствам твердых тел, следует объединить в один вопрос.
41. p-n переходы, его выпрямляющее действие. Вольт-амперная характеристика кристаллического диода.
Этот вопрос никакого отношения к квантовой физике не имеет. Данный вопрос относится к электронике и прикладной физики, а не к разделам квантовой физики. Его следует исключить, как минимум, из лекционной части курса общей физики. В противном случае, включая подобные вопросы (4, 29, 39, 42), мы рискуем превратить курс общей физики в лекции по общей технике и ее истории. В крайней случае, изучение этого вопроса можно оставить в лабораторных работах.
42. Фотопроводимость, ее закономерности.
Вопрос о фотопроводимости, как относящийся к прикладной физики и не относящийся к квантовой физике, следует исключить из курса квантовой физики.
Вопросы 43, 44, 45 следует объединить в один вопрос, посвященный тепловым свойствам твердых тел.
Выделять понятие теплоемкости не стоит, так как оно уже обсуждалось в термодинамике. В вопросе явно напрашивается фраза "Квантовая теория Дебая" или "Квантовая теория теплоемкости твердых тел". При этом фононы являются не последним пунктом этого вопроса. Закон Дюлонга-Пти и закон Дебая, следует формулировать как предельные случаи квантовой теории Дебая.
Странно, что выделен именно этот вопрос как отдельный, и не выделены сперхпроводимость, сверхтекучесть, вырожденный бозе-газ, и бозе-эйнштейновская конденсация. Вопрос о теплоемкости вблизи абсолютного нуля следует объединить с вопросами 43, 44, 45 в один вопрос о тепловых свойствам твердых тел.
Общие замечания по разделу IV.
Фактически этот раздел состоит из двух. А именно, из разделов "квантовая статистика" и "квантовая физика твердого тела". Раздел "Физика твердого тела" представлен очень мощно, аж пятнадцатью вопросами. Из этих 15 вопросов к фундаментальным можно отнести лишь 4-5 вопросов. Кроме того, если существует раздел "физика твердого тела", как раздел курса квантовой физики (третьей части курса общей физики), то странно, что отсутствует другой фундаментальный (общий) раздел квантовой физики, на котором фактически базируется квантовая физика твердого тела. А именно, отсутствует раздел "квантовая статистика" или "квантовая статистическая механика". Этот раздел представлен лишь вопросами 32 и 33. Очевидно, что необходимо уделить этому разделу значительно больше внимания. Квантовая статистика не является частью квантовой физики твердого тела. Основные понятия, законы и методы квантовой статистики применяются не только в квантовой физике твердого тела, но и в физике атомов, молекул, атомных ядер и в квантовой оптике.
Пять вопросов (37-41), посвящены полупроводникам, и лишь по два вопроса, посвященных основным понятия квантовой механики (10,11) и квантовой статистике. Странная пропорция.