Решение ргз по физике: Заказать решение задач 📐 по физике

Содержание

Методология пошагового решения задач по физике | МГУ

Отчет о проведении семинара «Методология пошагового решения задач по физике»,
04.12.2015, физический факультет МГУ

Решение задач по физике в средней школе – важный этап становления будущего специалиста в области естественных и технических наук. К сожалению, сокращение часов на изучение физики в школе привело к тому, что часть выпускников имеет размытое представление о физической науке, и уж, тем более, не умеет решать задачи. Работы ведущих преподавателей физического факультета МГУ сформировали систему решения школьных физических задач, основанную на пошаговых алгоритмах. Предлагаемые алгоритмы, их пошаговое содержание, методология их применения, связь с моделированием и олимпиадными задачами обсуждались в рамках семинара 04.12.15.

На семинар прибыло 23 учителя физики, в том числе 4 участника не проходили электронную регистрацию. Учителя приняли живое участие в дискуссии по предлагаемой теме, активно задавали вопросы выступающим, вносили предложения по содержанию рассмотренных алгоритмов.

Участники семинара по его окончании получили сертификат.

 

Краткие аннотации выступлений

Алгоритмический подход при решении задач динамики
П.Ю. Боков

Рассмотрен алгоритмический подход решения задач динамики как с применением законов Ньютона, так и с применением законов сохранения импульса и механической энергии. Показаны важность выбора моделей, роль системы отсчета на начальном этапе решения задачи, а также, актуальность анализа ответа не только с точки зрения размерности, но и с точки зрения соответствия действительности.

 

Решение задач отборочного тура олимпиады «Ломоносов-2015» с применением алгоритмов
А.В. Грачев

Предложен вариант решения двух задач динамики, предлагавшихся на отборочном туре олимпиады «Ломоносов-2015» по физике. Рассмотрена важность последовательности действий при решении задач.
 

Алгоритмизация задач механики и их решение с помощью вычислительных средств
Е. А. Михайлов

Алгоритмизация – важный этап написания компьютерной программы. Большая часть задач механики, не имеющих аналитического решения в рамках школьного курса физики и математики, современными школьниками может быть решена путем численного моделирования с использованием распространенных программных продуктов, например, таких как Microsoft Excel. В сообщении рассмотрен один из подходов к решению задач с применением вычислительных средств.

 


Регистрация на семинар начнется в 17.30. Одна из основных трудностей при освоении школьниками курса физики связанна с решением задач. Причем речь идет не только об олимпиадных задачах, речь, в том числе, о задачах, встречающихся в заданиях ГИА. В рамках семинара авторским коллективом нового УМК по физике (авт. Грачев А.В., Погожев В.А. и др.) предлагается рассмотреть варианты типизации школьных задач по физике и пошаговый подход к их решению.

Прямолинейное равноускоренное движение. Примеры решениЯ задач по физике.

9-10 класс

Прямолинейное равноускоренное движение. Примеры решениЯ задач по физике. 9-10 класс

Подробности
Просмотров: 2302

Задачи по физике – это просто!

Не забываем, что решать задачи надо всегда в системе СИ!


А теперь к задачам!

Элементарные задачи из курса школьной физики по кинематике.

Решение задач на прямолинейное равноускоренное движение. При решении задачи обязательно делаем чертеж, на котором показываем все вектора, о которых идет речь в задаче. В условии задачи, если не оговорено иное, даются модули величин. В ответе задачи также должен стоять модуль найденной величины.

Задача 1

Автомобиль, двигавшийся со скоростью 30 м/с, начал тормозить. Чему будет равна его скорость через 1 минуту, если ускорение при торможении равно 0,3 м/с2?

Обратите внимание! Проекция вектора ускорения на ось t отрицательна.



Задача 2

Санки начинают двигаться с горы с ускорением 2 м/с2. Какое расстояние они пройдут за 2 секунды?


Не забудьте в ответе перейти от проекции к модулю вектора ускорения!

Задача 3

Каково ускорение велосипедиста, если его скорость за 5 секунд изменилась от 7 до 2 м/с ?


Из условия задачи видно, что в процессе движения скорость тела уменьшается. Исходя из этого, определяем направление вектора ускорения на чертеже. В результате расчета должно получиться отрицательное значение вектора ускорения.

Задача 4

Санки начинают двигаться с горы из состояния покоя с ускорением 0,1 м/с2. Какую скорость будут они иметь через 5 секунд после начала движения?

Задача 5

Поезд, двигавшийся с ускорением 0,4 м/с2, через 20 секунд торможения остановился. Чему равен тормозной путь, если начальная скорость поезда 20 м/с ?

Внимание! В задаче поезд тормозит, не забудьте о минусе при подстановке числового значения проекции вектора ускорения.



Задача 6

Автобус, отходя от остановки, движется с ускорением 0,2 м/с2. На каком расстоянии от начала движения его скорость станет равной 10 м/с ?

Задачу можно решить в 2 действия.
Это решение аналогично решению системы из двух уравнений с двумя неизвестными. Как в алгебре: два уравнения – формулы для Vx и Sx, два неизвестных – t и Sx.

Задача 7

Какую скорость разовьет катер, пройдя из состояния покоя 200 метров с ускорением 2 м/с

2?

Не забудьте, что не всегда все данные в задаче задаются числами!
Здесь надо обратить внимание на слова “из состояния покоя” – это соответствует начальной скорости, равной 0.

При извлечении корня квадратного: время может быть только больше 0!

Задача 8

При аварийном торможении мотоцикл, двигавшийся со скоростью 15 м/с, оставовился через 5 секунд. Найти тормозной путь.

Продолжение смотри здесь


Алгоритм решения задач по физике » 4ЕГЭ

Советы по основным типам заданий.

Алгоритм решения задач по физике
1. Внимательно прочти условие задачи.
2. Произведи краткую запись условия задачи с помощью общепринятых буквенных обозначений (СИ).
3. Выполни рисунки или чертежи задачи.
4. Определи, каким методом будет решаться задача.
5. Запиши основные уравнения, описывающие процессы, предложенные задачной системой.
6. Найди решение в общем виде, выразив искомые величины, через заданные.
7. Проверь правильность решения задачи в общем виде, произведя действия с наименованием величин.
8. Произведи вычисления.
9. Произведи оценку реальности полученного решения.
10. Запиши ответ.

Алгоритм решения задач по кинематике
1. Проанализировать условие задачи: определить движение тела и характер этого движения.
2. Записать краткое условие задачи в единицах СИ.
3. Сделать чертёж. Записать кинематические законы движения для тела в векторной форме.
4. Спроецировать векторные величины на оси х и у.
5. Вывести формулу для расчёта искомой величины.
6. Вычислить значение искомой величины.
7. Проконтролировать размерность и ответ.

Алгоритм решения задач по динамике
1. Проанализировать условие задачи: выяснить характер движения.
2. Записать краткое условие задачи в единицах СИ.
3. Сделать чертеж с указанием все сил, действующих на тело, векторы ускорений и системы координат.
4. Записать уравнение второго закона Ньютона в векторной форме.
5. Записать уравнение второго закона Ньютона в проекциях на оси координат с учетом направления осей координат и векторов.
6. Вывести формулу для расчёта искомой величины.
7. Вычислить значение искомой величины.
8. Проконтролировать размерность и ответ.

Алгоритм решения задач на применение закона сохранения импульса.
1. Проанализировать условие задачи: проверить систему взаимодействующих тел на замкнутость.
2. Записать краткое условие задачи в единицах СИ.
3. Изобразить на чертеже векторы импульсов тел системы до и после взаимодействия.
4. Записать закон сохранения импульса в векторной форме.
5. Спроецировать векторные величины на оси х и у; записать закон сохранения импульса в скалярной форме.
6. Вывести формулу для расчёта искомой величины.
7. Вычислить значение искомой величины.
8. Проконтролировать размерность и ответ.

Алгоритм решения задач на закон сохранения и превращения энергии
1. Проанализировать условие задачи: проверить систему взаимодействующих тел на замкнутость.
2. Записать краткое условие задачи в единицах СИ.
3.Сделать чертёж с указанием положения системы для различных моментов времени.
4. Записать формулы для определения полной механической энергии в начальный и конечный момент времени.
5. Вывести формулу для расчёта искомой величины.
6. Вычислить значение искомой величины.
7. Проконтролировать размерность и ответ.

Алгоритм решения задач на «Газовые законы»

1. Проанализировать условие задачи: выяснить, сколько состояний газа рассматривается в задаче.
2. Записать краткое условие задачи в единицах СИ.
3. Записать параметры p,V и T, характеризующие каждое состояние газа. Определить какой процесс произошёл.
4. Записать уравнение закон Клапейрона – Менделеева для данных состояний.
5. Вывести формулу для расчёта искомой величины.
6. Вычислить значение искомой величины.
7. Проконтролировать размерность и ответ.

Алгоритм решения задач на «Основы термодинамики»
1. Проанализировать условие задачи: проверить систему тел на замкнутость; определить, какие тела участвуют в теплообмене.
2. Записать краткое условие задачи в единицах СИ.
3. Определить для каждого тела, какие процессы с ним происходят при теплообмене.
4. Записать для каждого процесса формулу для вычисления количества теплоты, выделенной или поглощённой.
4. Составить уравнение теплового баланса.
5. Вывести формулу для расчёта искомой величины.
5. Вычислить значение искомой величины.
6. Проконтролировать размерность и ответ.

Алгоритм решения задач на тему «Электростатика»
1. Проанализировать условие задачи: выяснить, какая система зарядов создаёт электростатическое поле.
2. Записать краткое условие задачи в единицах СИ.
3. Сделать чертёж; определить направление векторов напряжённости, которые создаются в данной точке, каждым из зарядов.
4. Рассчитать модули векторов напряжённости.
5. Вывести формулу для расчёта искомой величины, используя принцип суперпозиции для напряжённости.
6. Вычислить значение искомой величины.
7. Проконтролировать размерность и ответ.

Решение задач по физике. Контрольные работы по физике для студентов на заказ.

“Если оно зеленое или дергается — это биология. Если воняет — это химия. Если не работает — это физика”

Если Вы нужно  решить задачи по физике, мы готовы Вам помочь. В кратчайшие сроки и за умеренную цену. Правильность решения и подробность пояснений гарантируем.

Наше время – время узкой специализации. В 21 веке даже ученые перестали обладать широтой познаний в своих дисциплинах. Слишком велик стал объем знаний -cовременный ученый не может себе позволить  читать в научных журналах все выходящие статьи даже по своей тематике. Максимум – просмотр заголовков, для выбора нескольких статей, наиболее близких к тематике своих работ, – их он  может позволить себе прочесть. На остальное времени уже не хватит.

Тем более не стоит стесняться  современному студенту – если он не успевает разобраться в непрофильном предмете. Программы обучения в российских вузах устарели и слишком формализованы.  Современному специалисту более половины изучаемых в вузе дисциплин – никогда не пригодятся в дальнейшем. Особенно это касается студентов заочных и дистанционных форм обучения, которые часто уже работают по специальности. Поэтому, если ваша будущая специальность не физик-ядерщик, и сталкиваться с этой наукой впредь вам придется только при попытке помочь сыну со школьной задачей, – можете смело доверить  решение  своих задач по физике нам.

Разобраться в уже сделанной работе проще, и вы сэкономите свое время – для подготовки к экзамену или зачету, или для изучения действительно нужных вам в работе дисциплин.

Стоимость решения задач по физике- от 80р за задачу, в зависимости от сложности и сроков. Онлайн помощь – от 1000р за билет.

Также оказываем помощь на экзамене, зачете по физике онлайн!

Примеры  решенных билетов с экзаменов . Обратите внимание, что здесь присутствует гораздо меньше пояснений, чем в примерах контрольных работ. Это естественно, так как время на экзамене ограничено, и студенту все это еще нужно успеть переписать, причем не торопясь, чтобы ничего не напутать в формулах и обозначениях. 

  • Показать/скрыть условия билета 1
    1. Два точечных заряда +Q и -6,25Q находятся на расстоянии 30 см. Найдите, на каком расстоянии от отрицательного заряда напряженность электрического поля равна нуля.
    2. Выражение  для потенциала бесконечной плоскости, равномерно заряженной с поверхностностной плотностью заряда σ в зависимости от расстояния x от плоскости. Считайте потенциал плоскости равным φ0. Нарисуйте график φ(x).
    3. Два конденсатора, емкости которых 0,3 мкФ и 0,6 мкФ, присоединены последовательно к источнику напряжения 120В. Найдите заряд на каждом конденсаторе.
    4. Шесть одинаковых источников тока с ЭДС по 12 В и внутренним сопротивлением по 1,2 Ом каждый соединены параллельно и замкнуты на внешнее сопротивление, по которому течет ток 3А. Найдите величину этого внешнего сопротивления.
    5. По двум бесконечно длинным параллельным проводам текут в противоположных направлениях одинаковые токи 20А. Расстояние между проводами 6 см. Найдите индукцию магнитного поля в точке, удаленной от обоих проводов на такое же расстояние. 
  • Показать/скрыть условия билета 2
    1. Задерживающий потенциал Uзад. График зависимости Uзад от частоты падающего света ν. Определите по графику Uзад(ν) работу выхода и красную границу фотоэффекта.
    2. Спин и собственный магнитный момент электрона. Опыты Штерна и Герлаха.
    3. Спонтанное и вынужденное излучения. Вероятность перехода. Метастабильные состояния. Инверсная заселенность уровня. Принцип действия трехуровневого лазера.
    4. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада в дифференциальной и интегральной формах.
    5. Мощность, подводимая к расплавленному металлу с площадью излучающей поверхности 100 см2, составляет 9,1 кВт и целиком расходуется на  тепловое излучение. Считая расплавленный металл АЧТ, найдите его температуру. 
    6. Электрон в атоме водорода, находясь во втором энергетическом состоянии, поглотил фотон с длиной волны 120 нм и вылетел из атома. Найдите скорость этого электрона вдали от ядра.
    7. Серебро имеет плотность 10,5*103 кг/м3  и атомную массу 108 кг/кмоль, а цинк соответственно 7 г/см3 и 65 кг/кмоль. На каждый атом серебра приходится по одному свободному электрону, а на каждый атом цинка – по два свободных электрона. Найдите отношение энергии Ферми у серебра к энергии Ферми у цинка(при температуре, близкой к абсолютному нулю).
    8. Ядерный реактор на быстрых нейтронах имеет тепловую мощность 20 МВТ. Считая, что в одном акте деления изотопа урана  U238 освобождается энергия 180 МэВ, найдите суточный расход в реакторе этого изотопа урана. 
  • Показать/скрыть условия билета 3
    1. Орбитальный момент импульса электрона в атоме водорода составляет 2,6*10-34 Дж*с. Найдите для этого электрона значение орбитального магнитного момента. Магнетон Бора 0,927*10-23 Дж/Тл.
    2. При увеличении начальной температуры 200С удельное сопротивление некоторого чистого полупроводника  уменьшилось в 20 раз. Ширина запрещенной зоны у этого полупроводника равна 0,303 эВ. Найдите, во сколько раз была увеличена абсолютная температура.
    3. Найдите, во сколько раз суммарная масса нуклонов атома цинка больше суммарной массы электронов этого атома.
    4. Найдите, какая часть(в процентах) начального количества ядер радиоактивного изотопа, период полураспада которых 75 сут, останется не распавшейся за время от начала семестра до второй контрольной недели(12 недель).
  • Показать/скрыть условия билета 4
    1. Два одинаковых заряженных шарика, имеющих заряды -30 нКл +50нКл, приводят в соприкосновение и снова разводят на прежнее расстояние. Найдите, во сколько раз уменьшилась сила их взаимодействия.
    2. Величина поляризованности в диэлектрике составляет  0,354 мкКл/м2, а напряженность электрического поля в нем равна 10кВ/м. Найдите диэлектрическую проницаемость этого диэлектрика.
    3. Три одинаковых электрических конденсатора заряжены одинаковыми зарядами, отсоединены от источника напряжения и соединены параллельно. После заполнения одного из конденсаторов жидким диэлектриком напряжение на этой системе уменьшилось в 1,5 раза. Найдите диэлектрическую проницаемость этого диэлектрика.
    4. Энергия взаимодействия системы точечных зарядов.
    5. Энергия Джоуля-Ленца. Различные выражения для мощности, выделяющейся на сопротивлении.
    6. Индукция магнитного поля в центре кругового витка с током диметром 10 см равна 1 мкТл. Найдите магнитный момент этого витка.
    7. Заряженная частица массой 3,3*10-26 кг, ускоренная разностью потенциалов 2 кВ, влетела в однородное магнитное поле и стала двигаться по дуге окружности, имея момент импульса 3,3*10-20 кг*м/с2. Найдите индукцию магнитного поля.
    8. Вихревое электрическое поле. Первое уравнение Максвелла в интегральной форме.
    9. В точках,находящихся на расстояниях 10м и 13м от источника колебаний, разность фаз колебаний в волне составляет 0,75π. Найдите длину волны.
    10. Интесивность естественного света после прохождения системы из двух поляроидов ослабляется в 8 раз. Пренебрегая поглощением света, найдите угол между плоскостями пропускания этих поляризаторов.  
  • Показать/скрыть условия билета 5
    1. Потенциал электростатического поля. Связь напряженности и потенциала. Поверхности равного потенциала.
    2. В одной плоскости с длинным прямым проводом, по которому течет ток I1,  находится прямоугольная рамка a×b с током. Сторона a параллельна проводу и находится от него на расстоянии x1. Рамку медленно перемещают от проводника, увеличивая расстояние до x2. При этом внешние силы совершают положительную работу A. Определить величину и направление тока в рамке I2.
  • Показать/скрыть условия билета 6
    1. Ток течет по коаксиальному кабелю. Радиус внутренней жилы R1, внутренний радиус  оболочки кабеля R2. Энергия магнитного поля на единицу длины кабеля, локализованная между жилой и оболочкой, равна W. Определить ток в кабеле.
    2. Из проволоки длиной 20 см сделаны контуры 1) квадратный и 2) круговой. Найти вращающий момент сил, действующий на каждый контур, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого 0,1 Тл. ПО контурам течет ток 2 А.  Плоскость каждого контура составляет угол 300 с направлением магнитной индукции. 
  • Показать/скрыть условия билета 7
    1. Найти удельную теплоемкость при постоянном объеме некоторого многоатомного газа, если известно, что плотность этого газа при нормальных условиях ρ=0.8 кг/м3.
    2. Двухатомный газ совершает прямой цикл, состоящий их изохоры 1-2, изотермы 2-3 и изобары 3-1. Изохорическое нагревание начинается при температуре T1=290K и давлении p1=1МПа, а изотермическое расширение начинается при давление p2=2МПа. Определить температуру  изотермического расширения и КПД цикла.
Примеры выполненных нами контрольных работ:
  • Контрольная 1(задачи на тему: гармонические колебания, плоские волны, кольца Ньютона, дифракция, поляризация света)
  • Контрольная 2(темы:закон Вина, фотоэффект, давление света, теория Бора,  ядерные реакции, радиоактивность)
  • Контрольная 3(молекулярная физика)
  • Контрольная 4(молекулярная физика и термодинамика)
  • Контрольная 5(молекулярная физика, тепловое излучение, ядерная физика)
  • Контрольная 6(гармонические колебания, электростатика)
  • Контрольная 7(сложение перпендикулярных колебаний, эффект Допплера, эффект Комптона, соотношение неопределенностей)
  • Контрольная 8(молекулярная физика, равновесное излучение, ядерные реакции)
  • Контрольная 9(гармонические колебания, интерференция, поляризация света, волны де-Бройля)
  • Контрольная 10(механика – второй закон Ньютона, сила трения, закон сохранения импульса, теория относительности)

Кому нужны решения каких-то задач из  учебника “ФИЗИКА. Методические указания и контрольные задания. Под редакцией А. Г. Чертова” 1987г.- можете скачать их здесь.

Начинаем публикацию решений задач, рассортированных по определенным темам – так вам легче будет найти похожую на свою задачу и решить по аналогии. Опыт Юнга. Движение заряда в магнитном поле по спирали, Давление света, Фотоэффект, Свободное движение тела, брошенного под углом к горизонту. 

Вы можете связаться с нами, уточнить стоимость и сроки, заказать  услуги через наши контакты либо заполнив  данную форму.

Наука

По окончании курса вы сможете:

  • Поймите, что закономерности и взаимосвязи лежат в основе систем в биологии.
  • Воспользуйтесь методом научного исследования.
  • Применяйте критическое и творческое мышление для решения проблем и оценки этических вопросов, а также эффективного обмена идеями.
  • Помните, что научные концепции постоянно изменяются и расширяются на основе новой информации.
  • Демонстрируйте такое отношение, как объективность, порядочность, любопытство, инициативность, изобретательность, творческий подход, заботу о точности и точности.

По окончании курса вы сможете:

  • Развивайте интерес и прочный фундамент в области химии и будьте готовы к обучению на более высоком уровне, в прикладных науках или на курсах, связанных с наукой.
  • Развивайте способности, навыки, этику и отношение, относящиеся к изучению и практике науки.
  • Станьте уверенным гражданином технологического мира, способным проявить или развить осознанный интерес к вопросам, имеющим научное значение.
  • Проявлять интерес и заботиться об окружающей среде на местном и глобальном уровнях.

По окончании курса вы сможете:

  • Развивайте свой интерес к физике и развивайте знания, навыки и отношения, необходимые для дальнейшего обучения в смежных областях.
  • Будьте научно грамотным гражданином, хорошо подготовленным к вызовам 21 ул. век.
  • Понимать навыки, этику и отношение, относящиеся к практике науки.
  • Поймите, что небольшое количество основных принципов и основных идей можно применить для объяснения, анализа и решения проблем в различных системах физического мира.

Структура Ce1-xSnxO2 и ее связь со свойством хранения кислорода из анализа из первых принципов: Журнал химической физики: Том 132, № 19

Твердый раствор

CeO2-SnO2, как сообщается, обладает высокой способностью хранения / выделения кислорода, которая возможно, происходит из-за локального структурного искажения.Мы выполнили расчеты функционала плотности на основе первых принципов структуры Ce1-xSnxO2 (x = 0, 0,25, 0,5, 1), чтобы понять его структурную стабильность во флюорите по сравнению со структурой рутила другого конечного элемента SnO2, и изучили локальные структурное искажение, вызванное легирующим ионом Sn. Анализ относительных энергий флюоритовой и рутиловой фаз CeO2, SnO2 и Ce1 − xSnxO2 показывает, что флюоритовая структура является наиболее устойчивой для твердого раствора Ce1 − xSnxO2. Анализ локальных структурных искажений, отраженных в дисперсии фононов, показывает, что SnO2 в структуре флюорита крайне нестабилен, в то время как CeO2 в структуре рутила лишь слабо нестабилен.Таким образом, Sn в структуре Ce1-xSnxO2-флюорита связан с сильным локальным структурным искажением, тогда как Ce в структуре Ce1-xSnxO2-рутил, если он образовался, будет демонстрировать только крайнее локальное искажение. Определение длин связей M – O (M = Ce или Sn) и анализ эффективных зарядов Борна для оптимизированной структуры Ce1 − xSnxO2 показывают, что локальная координация этих катионов изменяется от идеальной восьмикратной координации, ожидаемой от решетки флюорита, до координации 4 + 4, что приводит к образованию длинных и коротких связей Ce – O и Sn – O в легированной структуре.Анализ валентности связи для всех ионов показывает присутствие кислорода с валентностью ∼1,84. Эти слабо связанные ионы кислорода имеют отношение к улучшенным свойствам накопления / высвобождения кислорода, наблюдаемым в твердом растворе Ce1-xSnxO2.

БЛАГОДАРНОСТИ

A.K. благодарит CSIR за исследовательскую стипендию и U.V.W. признать финансирование выдающегося исследователя DAE и награды факультета IBM. M.S.H. благодарит за финансовую помощь Департамента науки и технологий правительства Индии.

Влияние времени облучения на структурные и Оптические характеристики наночастиц CuSe, синтезированных с помощью микроволнового излучения Техника

Абстракция

Быстрый, устойчивый, и экологически безопасный подход срочно необходимы для производства полупроводниковых наноматериалов. Наночастицы CuSe (НЧ) были синтезированы микроволновым методом с использованием CuCl 2 · 2H 2 O и Na 2 SeO 3 в виде исходные материалы.Рассмотрена роль времени облучения. в качестве первоочередной задачи регулировать размер и, возможно, форму синтезированных наночастиц. Ряд методов характеризации был использован для выяснения структурных и оптических свойств изготовлены наночастицы, включающие дифракцию рентгеновских лучей, энергодисперсионные Рентгеновская спектроскопия (EDX), атомно-силовая микроскопия, автоэмиссия сканирующая электронная микроскопия, Рамановская спектроскопия (Раман), УФ – видимая область спектроскопия диффузного отражения (DRS) и спектроскопия фотолюминесценции (PL).Средний размер кристаллитов гексагонального CuSe (клокманнита) кристаллическая структура увеличилась с 21,35 до 99,85 нм с увеличением во время облучения. В то же время микродеформации и дислокации плотность уменьшена с 7,90 × 10 –4 до 1,560 × 10 –4 и 4.68 × 10 –2 до 1,00 × 10 –2 нм –2 соответственно. Идентифицированы три полосы комбинационного рассеяния, приписываемые НЧ CuSe. в рамановском спектре. Было также замечено, что время облучения играет важную роль. роль оптической запрещенной зоны НЧ в процессе синтеза. Уменьшение в оптической запрещенной зоне от 1,85 до 1,60 эВ объясняется увеличение размера кристаллитов при увеличении времени облучения. На длине волны возбуждения 400 нм сильное оранжевое излучение в центре при 610 нм наблюдалась из измерения ФЛ. Интенсивность ФЛ составляет обнаружено, что увеличивается с увеличением времени облучения, что объясняется к улучшению кристалличности при более длительном облучении. Следовательно, результаты, полученные в этом исследовании, могут принести большую пользу в область фотоники, солнечных элементов и оптоэлектронных приложений.

Введение

Контроль размера наночастиц (НП) является важным элементом адаптировать наночастицы к конкретным свойствам, необходимым в приложениях например, микроэлектроника, возобновляемые источники энергии или лекарства. Чтобы чтобы понять это, были предприняты важные шаги по мониторингу наночастиц. размеры, формы и размеры во время изготовления. 1 Недавние работы были сосредоточены на полупроводниковых наночастицах. благодаря их замечательным электронным и оптическим свойствам и их широкий спектр применения, включая одноэлектронные транзисторы, светодиоды 2 , электрохимические нанодатчики 3 , 4 и полевые тонкопленочные транзисторы. 5 Различные формы наночастицы разного размера и состава использовались для изготовление и конструирование сенсоров и биосенсоров. Таким образом, размер наночастиц играет важную роль в электрохимических процессах. сенсорные системы. 6 В последнее время значительные внимание было уделено подготовке и характеристике наночастицы селенида меди благодаря их уникальным свойствам и потенциалу приложения во многих областях науки и техники. 7 Селенид меди имеет много благоприятных свойств при по сравнению с другими перспективными полупроводниками из селенидов металлов.Оно может существуют в стехиометрических составах, таких как CuSe, 8 Cu 2 Se, 9 Cu 3 Se 2 , 10 CuSe 2 , 11 и Cu 7 Se 12 и нестехиометрические составы, такие как Cu 2– x Se. 13 Более того, состав существует в различных кристаллических структурах, таких как моноклинная, 14 кубическая, 15 тетрагональная, 16 и гексагональная. 17 Несколько подходы уже использовались для синтеза селенидов меди. например, механический сплав, 18 гамма-излучение, 19 микроволновая печь, 20 ультразвуковая синтез, 21 гидротермальный, 22 золь – гель, 23 твердотельный, 24 и химическая реакционная фаза раствора. 25 На данный момент центр внимания переместился к микроволновой технике для обеспечения необходимой энергии реакции требуется для синтеза наноматериалов. Этот ход частично за счет эффективного внедрения СВЧ-излучения в области материаловедения, нанотехнологий, биомедицинских приложений, и органическая и неорганическая химия. Синтез с использованием микроволнового излучения показал значительное улучшение чистоты, размера и других свойств в продукте по сравнению с традиционным нагревом. Микроволновое облучение действует непосредственно на состав смеси, преобразуя электромагнитное энергию в тепло через молекулярные взаимодействия и тем самым генерируя равномерное нагревание в процессе синтеза. 26,27

Основой для данного исследования является то, что традиционный метод в синтез наноматериалов идет недостаточно быстро и экологически удобен для удовлетворения растущих потребностей в полупроводниковых наноматериалах. 28 Ученые испытывают огромное давление с целью разработки новые методы, которые одновременно эффективны и не генерируют больших объемов опасных отходов.Использование воды в качестве растворителя в химическая реакция с использованием микроволнового излучения является альтернативой. СВЧ облучение было эффективным для ускорения времени реакции от дни в минуты, что может иметь решающее значение для быстрого изготовления качественные наноматериалы в процессе производства. Кроме того, медь методы получения селенида и контроль размера или формы менее универсальны чем у других селенидов металлов, таких как CdSe, ZnSe и FeSe. Исследования, связанные с их структурными и оптическими свойствами, минимальны, особенно с использованием микроволн в качестве техники синтеза.Следовательно, новые методы подготовки и контроля размера и формы селенида меди Необходимо разрабатывать быстрые и экологически безопасные наноструктуры. 29,30 Для достижения этой цели химическая реакция для получения CuSe НЧ исследуют с помощью микроволнового метода. Количество тепло, направляемое в реакцию, варьируется путем изменения облучения время приготовления раствора в микроволновой печи. Размер и форма НП отслеживаются для сбора информации, которая может привести к разработка технологии производства НЧ CuSe определенного размера и форма.Исследование связи между частицами размер и форма к структурным и оптическим свойствам НП полупроводник также берется.

Результаты и обсуждение

Реакция Механизм

Механизм реакции на производство наночастиц CuSe описано ниже. 31

1

2

3

4

5

Ион SeO 3– был полученный при добавлении селенида натрия в деионизированную воду и восстанавливается до иона Se 2– в присутствии гидразина гидрат. Ион Se 2– затем будет реагировать с ионом Cu 2+ с образованием конечного продукта – наночастиц CuSe.

Рентгеновская дифракция

представляет рентгенограммы НЧ селенида меди (CuSe), синтезированных при разном облучении раз. Чистота фазы и кристаллическая структура соответствуют быть одинаковым для всех синтезированных образцов. Все рентгенограммы показывают образование резких пиков однофазных НЧ CuSe с дифракцией пики при значениях 2θ 26.75, 28,20, 31,50, 45,47, 50,25, 56,85, и 71,20 °, соответствующие плоскостям отражения (011), (012), (006), (110), (018), (116) и (028) соответственно. Эти hkl отражения плоскости совместимы с гексагональной структурой CuSe (клокманнит), что соответствует файлу данных ICSD № 98-004-5640.

Рентгенограммы синтезированного НЧ CuSe при разном облучении раз: (а) 10, (б) 15, (в) 20, (г) 25, и (д) 30 мин.

Из рентгенограмм видно, что на всю ширину наполовину максимум (fwhm) уменьшается с увеличением времени облучения. В fwhm тесно связан с размером кристаллита образца. Чем уже ширина пика XRD, тем больше размер кристаллита, как показано формулой Шерера, как показано в уравнении 6

6

где λ – длина волны рентген β – полная ширина на половине высоты (fwhm) дифракционного пик, а θ – угол отражения Брэгга. Кроме того, микродеформации (ε) и плотности дислокаций (δ) всех образцы были получены с использованием уравнений 7 и 8, приведенных ниже

7

и

8

Оценка среднего размера кристаллитов наноструктурированных материалов обычно выполняется по известной формуле Дебая-Шерера, которая использует fwhm пиков XRD.Однако точность этого метода ограничен при работе с нанокристаллическими материалами из-за их значительное уширение пиков из-за их нанометрового размера. Во многих Например, на уширение пика XRD влияет не только нанокристаллический характер образца, но также зависит от внутренней деформации, связанной с с образцом после синтеза, вызванным дефектами кристалла включая точечный дефект, границу зерна, тройной стык и стопку дефекты в нанокристаллах. По этой причине метод Уильямсона – Холла Метод был использован для оценки среднего размера кристаллитов всех образцы. 32,33 Метод Вильямсона – Холла учитывает ширину дифракционного пика как функцию угла дифракции 2θ. Предполагается, что уширение пиков XRD происходит из-за небольшого размера кристаллитов и микродеформации. 34 Дано уравнение Вильямсона – Холла как

9

где λ – длина волны рентгеновского используется, k – константа, называемая коэффициентом формы и обычно принимается равным 0,94, β hkl равно полная ширина на половине максимума дифракционных пиков, θ равна Угол отражения Брэгга, D – средний размер кристаллита, а ε – внутренняя деформация, обусловленная кристаллической решеткой. несовершенство, связанное с синтезированной наночастицей.

Следовательно, построив график зависимости β hkl cos θ от 4 sin θ для всех дифракционных плоскостей CuSe НЧ, размер кристаллитов и собственная деформация получены из пересечение и наклон линейно подобранных данных соответственно. изображает Уильямсон-Холл графики НЧ CuSe, синтезированных при разном времени облучения. Как показано в таблице 1 среднее размер кристаллитов оценен по формуле Шерера. увеличиваться с 19,20 до 102,40 нм, тогда как микродеформации и дислокации плотность уменьшилась с 8.От 22 × 10 –3 до 2,09 × 10 –3 и от 2,71 × 10 –3 до 9,0 × 10 –4 соответственно. Однако, используя По методу Вильямсона – Холла средний размер кристаллитов составляет обнаружено увеличение с 21,35 до 99,85 нм, в то время как микродеформации и Плотность дислокаций уменьшается с 7,90 × 10 –4 до 1,56 × 10 –4 и 2,20 × От 10 –3 до 1,00 × 10 –4 нм –2 соответственно. Оценены средние размеры кристаллитов использование обоих методов более или менее похоже.Это означает, что метод, используемый для синтеза НЧ, вызывает небольшое напряжение в продукте, который влияет на размер кристаллитов.

Уильямсон – Холл графики НЧ CuSe при разном облучении раз: (а) 10, (б) 15, (в) 20, (г) 25, и (д) 30 мин.

Таблица 1

Структурные свойства НЧ CuSe при разном времени облучения

кристаллит размер (нм)
микродеформация (ε) × 10 –3
дислокация плотность (δ) × 10 –3 (нм) –2
Обозначение образца (мин) Метод Шерера Метод Вильямсона – Холла Метод Шерера Метод Вильямсона – Холла Шеррер метод Метод Уильямсона – Холла
10 19. 20 21,35 8,22 7,90 2,71 2,20
15 28,40 31,41 5,83 4,11 1,24 30298 5,51 4,92 1,09 0,87
25 73,10 72,03 2,68 2,97 0,18 0. 19
30 102,40 99,85 2,09 1,56 0,09 0,10

Сканирующая электронная микроскопия с полевой эмиссией

а представляет поле эмиссионная сканирующая электронная микроскопия (FESEM) изображения готового НЧ CuSe синтезированы при разном времени облучения. Морфология НЧ CuSe после синтеза демонстрируют частицы неправильной формы, которые не распределены равномерно. Соблюдается средний размер частиц увеличиваться с увеличением времени облучения.Средняя частица размер (б) на различное время облучения составляет 24,18 ± 0,85, 33,80 ± 0,52, 35,42 ± 0,95, 77,23 ± 0,33 и 110,05 ± 0,30 нм, что соответствует времени облучения 10, 15, 20, 25 и 30 мин, соответственно. Это открытие ясно показывает, что более длительное время облучения оказывает влияние на процесс созревания Оствальда из-за своего влияния от межфазной энергии, коэффициентов скорости роста и растворимости, которые может увеличивать размер частиц. 35 Находка хорошо согласуется с результатами XRD и AFM.Это наблюдение устанавливает роль времени облучения в процессе синтеза частицы размер НЧ CuSe.

(а) изображения FESEM и (б) гистограммы распределения размеров НЧ CuSe при разном времени облучения.

Атомно-силовая микроскопия

a демонстрирует атомно-силовую микроскопию (АСМ) изображения НЧ CuSe, синтезированных при разном времени облучения. С использованием инструмент изображения UTHSCA, средний размер частиц и гранулометрический состав НЧ CuSe в исходном состоянии.Средний размер частиц возрастает с увеличением времени облучения, как, очевидно, видно из б. Средний размер частиц составил 21,15 ± 0,21, 30,71 мкм. ± 0,15, 32,67 ± 0,35, 74,16 ± 0,92 и 104,89 ± 0,66 нм, что соответствует времени облучения 10, 15, 20, 25 и 30 мин, соответственно. Увеличение размера частиц с увеличением облучения время связано с тем, что более мелкие частицы сливаются в более крупные при более длительном облучении. Формирование НЧ CuSe при разных Время микроволнового облучения обусловлено следующими процессами.Когда смесь раствора прекурсора подвергается воздействию микроволн. облучение, процессы зародышеобразования и скорость роста более мелких частиц продвигаются. Размер частиц НЧ CuSe увеличивается за счет Процесс созревания Оствальда за более длительное время облучения. Кроме того, взаимодействие электромагнитного поля с более мелкими частицами будет растворять и / или осаждать более мелкие частицы поверх более крупных, что в конечном итоге приводит к образованию более крупных частиц при более высоких время облучения. 36 Это наблюдение иллюстрирует что изменение времени микроволнового облучения играет важную роль в процессе зародышеобразования и скорости роста кристаллов, и, таким образом, средняя размер частиц наночастиц CuSe был синтезирован с помощью микроволнового излучения. метод синтеза.

(а) изображения АСМ и (б) гистограммы распределения размеров НЧ CuSe при разном времени облучения.

Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия

представляет собой энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию. Спектр рентгеновской спектроскопии (EDX) синтезированных НЧ CuSe после облучение в течение 20 мин.Этот рентгеновский анализ дает точный учет элементного состава НЧ и, следовательно, его фазы чистота. В синтезированном образце наблюдаются только пики, отнесенные к Cu и Se. НЧ CuSe. Отсутствие каких-либо других пиков, принадлежащих другим элементам. в спектре EDX указывает на то, что однофазные НЧ CuSe были получено, что подтверждает полученные результаты XRD. В таблице 2 приведены соответствующие атомные массовый процент молярного отношения Cu / Se в НЧ CuSe, что эквивалентно к стехиометрическому мольному соотношению Cu / Se 1: 1.

EDX-спектр синтезированного НЧ CuSe при времени облучения 20 мин.

Таблица 2

Процент по атомной массе Cu / Se из EDX

элемент вес% атомарный%
Cu 46,57 51,99
Se 51,56 100

Рамановский Спектроскопия

Рамановская спектроскопия (КРС) исследует химическая структура материала путем исследования рассеянного света по материалу с помощью лазера. 37 показывает рамановское спектр в диапазоне длин волн 50–1000 нм синтезированного НЧ CuSe при времени облучения 20 мин (20 мин). Показано, что спектр состоял из трех пиков, расположенных при 185,7, 260,2 и 510 см –1 . Самый интенсивный пик в спектре расположен на высоте 260 см. –1 может быть отнесен к первому продольная оптическая (LO) фононная мода колебаний Cu – Se. В два других гораздо более слабых пика, расположенные на 185,7 и 510 см –1 , идентифицированы как поперечный оптический (TO) и второй продольный оптических (2LO) синтезированных НЧ CuSe соответственно. 38 В предыдущей работе было замечено, что обертоны обычно расположены на частотах, которые в два или три раза превышают частота главного пика. 9 Таким образом, результат рамановской спектроскопии согласуется с предыдущим выводом в качестве пика первого продольного обертона (LO) для синтезированного CuSe НЧ обнаруживаются почти в два раза чаще, чем основные пик.

Рамановский спектр синтезированных НЧ CuSe при облучении 20 мин. время.

УФ – видимый диффузный Спектроскопия отражения

Коэффициент диффузного отражения при комнатной температуре спектроскопия (DRS) измерения был проведен на наночастицах CuSe, приготовленных с помощью микроволнового излучения.Синтезированные НЧ CuSe демонстрируют широкий спектр поглощения в диапазоне длин волн. в диапазоне от 400 до 1000 нм, как показано на. Значения отражательной способности использовались для определения коэффициент поглощения с использованием известного метода Кубелки – Мунка формула, как показано в уравнении 10.

10

, где α – коэффициент поглощения, с – коэффициент рассеяния, а F ( R ) – коэффициент Кубелки – Мунка. функция. 39 В ДРС, Кубелка – Мунк функцию можно использовать вместо оптической плотности A для определения оптического крайняя энергия поглощения. 40 Показано, что график [ F ( R ) E ] 1/ n по сравнению с E является линейным около края для прямого перехода ( n = 1/2). Оптическая ширина запрещенной зоны для каждого образца при разных время облучения определяется с использованием значений спектра отражения и используя уравнение Кубелки – Мунка 11

11

, где hv – инцидент энергия фотона, а A – постоянная, основанная на диффузное отражение R и переход вероятность.Коэффициент диффузного отражения R получается из R = R Образец / R Стандартный . 41 График [ F ( R ) hv ] 2 по сравнению с hv показан в. Чтобы определить оптическую ширину запрещенной зоны готовой НЧ CuSe нарисованы прямые линии и продолжены до пересечения с осью hv , как показано на графиках.

Спектры оптического поглощения НЧ CuSe при разном облучении раз.

Ширина запрещенной зоны НЧ CuSe при разном облучении раз: (а) 10, б – 15, в – 20, г – 25, д) 30 мин.

Видно, что оптическая ширина запрещенной зоны уменьшается с увеличением время облучения. Обнаружено уменьшение оптической ширины запрещенной зоны с 1,85 до 1,60 эВ с увеличением времени облучения, как показано в Таблице 3. Уменьшение оптическая ширина запрещенной зоны с увеличением времени облучения связана с к увеличению размера частиц свежеприготовленных НЧ CuSe.Чем меньше размер частиц, тем больше ширина оптической запрещенной зоны из-за к эффекту размерного квантования. Эти результаты ясно показывают, что при более длительном времени облучения больше частиц сливаются вместе и образуют более крупные частицы из-за процесса созревания Оствальда. Экспериментальный значения оптической ширины запрещенной зоны согласуются с полученными из предыдущих исследований. 42

Таблица 3

Размер частиц и их соответствующие Ширина оптической запрещенной зоны НЧ CuSe при различных временах облучения

Обозначение образца (мин) размер частиц (AFM) (нм) оптическая ширина запрещенной зоны (эВ)
10 21. 15 1,85
15 30,71 1,80
20 32,67 1,75
25 74,16 1,66 1,66

Фотолюминесцентная спектроскопия

показывает комнатную температуру фотолюминесценция спектры спектроскопии (ФЛ) при возбуждении на длине волны 400 нм НЧ CuSe синтезированы при разном времени облучения с помощью микроволнового излучения метод. Все образцы НЧ CuSe имеют одинаковые спектры ФЛ, состоящие из двух пиков при 525 и 610 нм. Относительно слабое зеленое излучение Наблюдаемое при 525 нм указывает на наличие собственных точечных дефектов. такие как медные вакансии, междоузлия и антисайты, которые обычно встречаются на поверхности НЧ CuSe. Резкое оранжевое свечение наблюдается на 610 нм объясняется релаксацией электронов из проводимости полосы на валентную зону синтезированных НЧ CuSe. Кроме того, Следует отметить, что интенсивность ФЛ увеличивается с увеличением облучения время увеличивается, что коррелирует с результатами измерения XRD по увеличению кристалличности.Полученная оптическая ширина запрещенной зоны по спектрам ФЛ составляет 2,03 эВ, что выше значение определяется из DRS. Чем выше значение ширины запрещенной зоны в Измерение ФЛ могло быть связано с антистоксовым сдвигом в НЧ CuSe. Когда подходящая длина волны возбуждения используется для освещения NP, его оптические свойства могут быть обнаружены либо через упругий (релеевский) рассеяние, где фотоны имеют такую ​​же энергию, как и энергия легкий, или его можно характеризовать неупругим образом, когда Обнаруженные фотоны получали или теряли энергию для НЧ. Если испускается фотоны смещены в синий цвет (более высокая энергия), это обычно как антистоковый сдвиг, тогда как если фотоны сдвинуты в красную область (более низкая энергия), это обычно называют переключением потока. 43

Спектры ФЛ наночастиц CuSe при различных временах облучения.

Выводы

НЧ CuSe успешно синтезируется с помощью микроволнового излучения метод при разном времени облучения. Исследование рентгенограмм показывает, что НЧ CuSe обладают гексагональным кристаллом (клокманнита). структура, в то время как более длительное время облучения привело к более крупному кристаллиту размеры.Результаты XRD также показали уменьшение деформации и дислокации. плотность в сочетании с повышением кристалличности НЧ CuSe с увеличением времени облучения. Этот исход тоже был подтверждено EDX. Анализ FESEM и AFM показал, что частица росла, когда время облучения было увеличено до типичного размера увеличивается с 21,15 до 104,89 нм. Расследование DRS показало, что оптическая ширина запрещенной зоны уменьшилась с 1,85 до 1,60 эВ при более длительном облучении время. Максимум излучения ФЛ наночастиц CuSe сосредоточен при 610 нм при Длина волны возбуждения 400 нм, что дает значение оптической ширины запрещенной зоны 2.03 эВ. Рамановские колебательные моды НЧ CuSe были обнаружены при 185,7, 260,2 и 510,0 см –1 соответственно к поперечной оптике (TO), первому продольному обертону (LO) и второй продольный обертон (2LO) соответственно НЧ CuSe. Таким образом, настоящее исследование показывает, что время облучения играет решающую роль в формировании структурных и оптических характеристик наночастиц CuSe, синтезированных микроволновым методом.

Материалы и методы

Материалы

Сырьем, используемым в данной работе, является натрий. селенид (Na 2 SeO 3, чистота ≥99% Sigma-Aldrich), гидразингидрат (N 2 H 4 · H 2 O, чистота ≥80% Sigma-Aldrich) и 2-гидрат хлорида меди (II) (CuCl 2 · 2H 2 O, чистота ≥99% химикатов HmBG).Все химические вещества были аналитической чистоты и использовались без какой-либо очистки. или лечение. В качестве растворителя использовалась деионизированная вода.

экспериментальный Метод

Производство с помощью микроволн. наночастиц селенида меди (НЧ) происходило следующим образом: во-первых, раствор 1,8 ммоль (0,3069 ± 0,0002 г) CuCl 2 · 2H 2 O, растворенный в 50 мл деионизированной воды, смешивали с раствором содержащий 2 ммоль Na 2 SeO 3 (0,3457 ± 0,0002 ж) и 3 мл гидразингидрата, растворенные в 50 мл деионизированной воды.В результате образовалась коричневая смесь, которую перемешивали в течение 5 мин. при 500 об / мин для получения однородного раствора. Затем смесь переносили в микроволновую печь (Electrolux Microwave Oven ELE-EMM 2001S, 700W) и облучали в течение определенного времени при мощности микроволнового излучения 380 Вт. власть. После того, как смесь остынет до комнатной температуры, ее обрабатывали ультразвуком в течение 5 мин и несколько раз центрифугировали при 300 об / мин, сначала деионизированной водой, а затем этанолом. Продукт Реакционную смесь сушили в печи в течение 24 ч при 60 ° C.Чтобы определить роль времени облучения в характеристиках синтезируемых НЧ CuSe эксперимент был повторен при следующем облучении время: 10, 15, 20, 25 и 30 мин. показывает процесс синтеза CuSe Схематично НП.

Схематическое изображение процедуры синтеза.

Характеристика образца

Исследование фазообразование и кристаллическая структура была сделана путем исследования порошковой дифракции рентгеновских лучей. (PXRD) картины, полученные с помощью рентгеновского дифрактометра (X’pert Pro, Panalytical) с излучением CuKα (λ = 0.154187 нм). Картины рентгеновской дифракции были измерены в диапазоне углов 2θ 20–80 °. и проанализированы с помощью программного обеспечения X’pert HighScore Plus. Изображения поверхности приготовленных образцов были получены с использованием АСМ (Bruker Dimension Edge) с режимом нарезания пикового усилия ScanAsyst. Морфология свежеприготовленных образцов характеризовали с помощью автоэмиссионного растровый электронный микроскоп (FEI Nova SEM 230) на ускоряющем напряжение 10,0 кВ и рабочее расстояние 5,2 нм.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *