Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://ofvp.phys.msu.ru/upload/iblock/3cd/vopros09may.doc Дата изменения: Mon Mar 1 13:00:27 2010 Дата индексирования: Mon Oct 1 20:34:23 2012 Кодировка: koi8-r

Контрольные вопросы
по курсу «Вещество в сильном световом поле» (МГУ, кафедра ОФиВП, 2009г.)

1. Формула Планка как распределение по частотам спектрально-объемной
плотности энергии при заданной температуре. Физический смысл сомножителей.
Формула Планка как спектральная испускательная способность (распределение
по частотам). Распределение по длинам волн.

2. Форма планковской кривой. Поведение кривой в начале координат и на
бесконечности. Закон смещения Вина.

3. Закон Стефана-Больцмана. Предельная стационарная температура нагрева
мишени тепловым источником излучения с известной температурой (например,
Солнце).

4. Изменение температуры во времени при нестационарном нагреве тела с
заданной массой и теплоёмкостью с учётом переизлучения по закону Стефана-
Больцмана. Зависимость температуры от времени при различных значениях
нагревающей мощности.

5. Принципиальное отличие лазерного нагрева от нагрева тепловым
излучением. Стационарная температура мишени при нагреве лазером.

6. Формула Планка в представлении Эйнштейна. Вероятности вынужденного и
спонтанного переходов. Коэффициенты Эйнштейна B и А, их физический смысл и
связь между собой.

7. Число фотонов в моде (тепловой источник, лазер с заданной
интенсивностью излучения, длиной волны и шириной спектральной линии
лазерного перехода). Вероятность вынужденного излучения как функция числа
фотонов в моде и коэффициента Эйнштейна А

8. Вероятность вынужденного излучения, выраженная через число фотонов в
моде и коэффициент Эйнштейна А. Сечение вынужденного перехода при
взаимодействии лазерного излучения с двухуровневой квантовой системой.
Коэффициент усиления (или поглощения).

9. Число приведённых ко входу лазерного усилителя шумовых «спонтанных»
фотонов за импульс. Минимально возможное число таких фотонов, условия и
способы его достижения.

10. Плазма. Определение, основные свойства и характеристики. Cпособы
получения плазмы.

11. Плазменные (лэнгмюровские) колебания. Плазменная частота (р её
выражение через массу электрона и концентрацию электронов Ne (формула в
системе СИ). Критическая длина волны (с , её выражение через Ne и re
(классический радиус электрона). Соотношение между частотой (
электромагнитного (э/м) излучения и (р (или между длиной волны ( и (с) при
которых возможно прохождение э/м излучения сквозь плазму.

12. Дебаевский радиус.

13. Критерий идеальности плазмы

14. Критерий существования плазмы (условие коллективности).

15. Зависимость степени ионизации плазмы от температуры, концентрации
нейтралов и энергии (потенциала) ионизации атомов (формула Саха).

16. Вырожденная (квантовая) плазма (определение). Переход классической
плазмы в вырожденную (условие вырождения). Концентрация вырождения для
электронов при заданной температуре, её зависимость от температуры.

17. Вырожденная (квантовая) плазма (определение). Переход классической
плазмы в вырожденную (условие вырождения). Температура вырождения для
электронов при заданной концентрации, её зависимость от концентрации.

18. Максимальный импульс электрона в вырожденной плазме как функция
концентрации электронов. Энергия (уровень) Ферми, средняя энергия
электронов.

19. Оценка энергии Ферми для электронов в металле, например, в серебре
(концентрация электронов Ne = 6 1028м-3).

20. Давление плазмы (классической, вырожденной). Давление вырожденной
плазмы как функция концентрации электронов.

21. Вырожденная электронно-дырочная плазма в полупроводниковых лазерах.
Квазиуровни Ферми для электронов и дырок. Условие усиления света
(соотношение между уровнями электронов и дырок и соответствующими
квазиуровнями Ферми)

22. Основные величины, характеризующие столкновения: концентрация частиц,
сечение столкновений, длина свободного пробега. Соотношение между ними.

23. Столкновение электрона с одиночным ионом. Прицельный параметр.
Прицельный параметр столкновения, его физический смысл. Кулоновский
логарифм. Сечение электрон-ионных столкновений.

24. Система уравнений Максвелла (в системе СИ) для векторов H, E, B и для
векторов B и E. Физический смысл отдельных уравнений системы

25. Коэффициент преломления, его выражение через поляризацию и
электрическое поле. Поляризация свободных и связанных зарядов при
воздействии гармонического (лазерного) поля.

26. Закон Кулона, кулоновский потенциал, классический радиус электрона.
(третье уравнение Максвелла в системе СИ, закон Гаусса).

27. Волновое уравнение Максвелла и его решение. Комплексный показатель
преломления, для полностью ионизованной плазмы. Его выражение через
плазменную частоту, частоту переменного гармонического электрического поля
и время электрон-ионных столкновений.

28. Вклад в коэффициент преломления свободных сталкивающихся и связанных
электронов. Соотношение этих вкладов.

29. Распространение света в проводящей среде при длине волны короче
критической. Механизм поглощения. Коэффициент поглощения для интенсивности
света, его выражение через мнимую часть комплексного коэффициента
преломления.

30. Коэффициент ослабления для интенсивности света при длине волны больше
критической. Скин-эффект , скин-слой.

31. Зависимость энергии свободного сталкивающегося электрона от времени
воздействия лазерного излучения с заданной интенсивностью и длиной волны.
Предельная (максимальная) энергия.

32. Зависимость кинетической энергии Weq свободного несталкивающегося
электрона от интенсивности IL и длины волны ( лазерного излучения.
Релятивистский порог: интенсивность ILR, при которой Weq = moc2 (moc2 -
энергия покоя электрона).

33. Зависимость кинетической энергии Weq свободного несталкивающегося
электрона от интенсивности IL и длины волны ( лазерного излучения.
Предельные случаи: 1. Weq << moc2 (нерелятивистские интенсивности). 2.
Weq >> moc2 (релятивистские интенсивности, сверхсильные поля). (moc2 -
энергия покоя электрона).

34. Давление плазмы (идеальной, вырожденной) как функция температуры T[K]
и концентрации электронов N[м-3].

35. Давление P([Па] однонаправленного пучка фотонов (лазерный пучок)
интенсивностью I[Вт/м2] на плоскую пластину толщиной L[м] в зависимости от
угла падения (. Коэффициенты отражения от передней и задней граней,
соответственно r1 и r2 , коэффициент поглощения ([м-1] .

36. Давление на мишень при её испарении лазерным излучением как функция
его интенсивности, скорости разлёта частиц и КПД преобразования свет -
испарённое вещество.

37. Давление и температура плазмы как функция лазерной интенсивности при
концентрации электронов меньше критической (действует закон Стефана-
Больцмана).

38. Давление и температура плазмы как функция лазерной интенсивности и
длины волны при концентрации электронов больше критической
(гидродинамический режим).

39. Туннельный эффект, его физическая сущность. Потенциальный барьер.
Ширина барьера и его высота в зависимости от внешнего лазерного поля.

40. Коэффициент прозрачности потенциального барьера, его зависимость от
электрического поля (и интенсивности) лазерного излучения.

41. Вероятность (в единицу времени) туннельной ионизации. Длительность
лазерного импульса, при которой достигается полная ионизация как функция
коэффициента прозрачности потенциального барьера и скорости движения
связанных электронов. Надбарьерная ионизация.

42. Параметр Келдыша для туннельного эффекта при лазерном воздействии
(условие квазистатичности).

43. Область лазерных частот и полей (интенсивностей), в которой ионизация
происходит благодаря туннельному эффекту.

44. Механизм лавинной ионизации. Пороговая интенсивность света как функция
длины волны, длительности лазерного импульса и давления газа.

45. Получение плотной высокотемпературной плазмы методом абляционной
имплозии полой сферической мишени при лазерном термоядерном синтезе (ЛТС).
Зависимость абляционного давления и температуры плазменного сгустка от
интенсивности и длины волны лазерного излучения, облучающего мишень

46. Получение плотной высокотемпературной плазмы методом абляционной
имплозии полой сферической мишени при лазерном термоядерном синтезе (ЛТС).
Зависимость предельно достижимой (максимальной) концентрации ионов плазмы
от абляционного давления.

47. Время инерционного удержания (у сферического объёма плазмы как функция
его начального радиуса (min , радиальной скорости vR расширения объёма и
коэффициента n((у) уменьшения начальной концентрации Nmax ионов: n((у) =
Nmax/N((у).

48. Термоядерные реакции: D-D и D-T. Физический механизм реакции ядерного
синтеза. Сечение термоядерной реакции, его зависимость от температуры.

49. Туннельный эффект в реакции термоядерного синтеза. Коэффициент
прозрачности потенциального барьера, зависимость от энергии сталкивающихся
ионов. Сечение столкновения и сечение термоядерной реакции.

50. Вероятность термоядерной реакции как функция времени удержания,
коэффициента прозрачности потенциального барьера, скорости ядер и сечения
их столкновений.

51. Условие энергетически выгодного ЛТС (Критерий Лоусона).

52. Максимальная концентрации ядер Nmax[м-3], достигаемая в центре мишени,
как функция лазерного абляционного давления PL[Па] , толщины слоя твёрдого
рабочего вещества (r и радиуса мишени rм.

53. Принцип "быстрого поджига" термоядерной реакции в ЛТС посредством УКИ.
Пороговая интенсивность УКИ на поверхности плазменного сгустка, которую
необходимо превзойти для «быстрого поджига» при заданной температуре и
концентрации ионов в плазме.

54. Методика оценки длительности ([сек] ультракороткого лазерного
импульса (УКИ), необходимого для "быстрого поджига" термоядерной D-T
реакции в плазменном сгустке, полученном в результате абляционного сжатия и
нагрева D-T смеси. Известны: энергия УКИ WLУКИ [Дж] , площадь фокусировки
Sf[м2], концентрация N[м-3] ядер рабочей D-T смеси и её температура Т[K].

55. Лазерное воздействие на свободный электрон. Невозможность поглощения
свободным электроном фотона.

56. Обратнотормозное поглощение лазерного излучения в плазме: роль
дефазирующих столкновений. Скорость нарастания энергии электрона.

57. Предельное значение температуры нагрева столкновительной плазмы

58. Давление света на макроскопические тела: формула Максвелла-Бертоли.
Оптическая левитация прозрачных частиц.

59. Резонансное световое давление лазерного излучения на атомы и ионы.
Принцип охлаждения микрочастиц с помощью лазерного излучения.

60. Момент импульса световой волны и его передача электронам.