Festkörperphysik lernen: Quizfragen und Übungen für Studierende

Question 1

Welche der folgenden Kräfte ist maßgeblich für den Zusammenhalt von Festkörpern verantwortlich?

Accepted Answer

Austauschwechselwirkung

Answer

Coulomb-Kraft

Answer

Van-der-Waals-Kraft

Answer

Gravitationskraft

Question 2

Welche der folgenden Methoden wird zur Untersuchung der Kristallstruktur eines Festkörpers genutzt?

Accepted Answer

Röntgenbeugung

Answer

Elektronenmikroskopie

Answer

Massenspektrometrie

Answer

Kernspinresonanzspektroskopie

Question 3

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den piezoelektrischen Effekt korrekt?

Accepted Answer

Elektrische Ladungstransport durch eine mechanische Verformung

Answer

Mechanische Verformung durch einen elektrischen Stromfluss

Answer

Magnetische Induktion durch eine mechanische Verformung

Answer

Elektrische Polarisation durch eine Temperaturänderung

Question 4

Welche der folgenden Eigenschaften ist charakteristisch für einen amorphen Festkörper?

Accepted Answer

Abwesenheit einer periodischen Kristallstruktur

Answer

Hohe thermische Leitfähigkeit

Answer

Hohe elektrische Festigkeit

Answer

Gute mechanische Bearbeitungseigenschaften

Question 5

Welche der folgenden Wechselwirkungen trägt zur Ordnung in ferromagnetischen Festkörpern bei?

Accepted Answer

Austauschwechselwirkung

Answer

Dipol-Dipol-Wechselwirkung

Answer

Coulomb-Wechselwirkung

Answer

Van-der-Waals-Wechselwirkung

Question 6

Welches Modell beschreibt adäquat die elektronische Bandstruktur in Festkörpern?

Accepted Answer

Bändermodell

Answer

Modell der freien Elektronen

Answer

Molekülorbitaltheorie

Answer

Hartree-Fock-Theorie

Question 7

Was beschreibt die Debye-Temperatur?

Accepted Answer

Temperatur, bei der Gitterschwingungen klassisch werden

Answer

Temperatur des Übergangs in den supraleitenden Zustand

Answer

Temperatur des Schmelzpunkts

Answer

Temperatur, bei der die spezifische Wärmekapazität konstant wird

Question 8

Was ist die Ursache für den piezoelektrischen Effekt?

Accepted Answer

Asymmetrische Ladungsverteilung in der Kristallstruktur

Answer

Elektrische Aufladung durch Reibung

Answer

Induktion elektrischer Felder durch Magnetfelder

Answer

Polarisierung des Kristalls durch ein äußeres elektrisches Feld

Question 9

Welche Aussage über Supraleiter ist korrekt?

Accepted Answer

Sie haben eine extrem hohe elektrische Leitfähigkeit

Answer

Sie besitzen unendlichen elektrischen Widerstand

Answer

Sie weisen spontane Magnetisierung auf

Answer

Supraleitung tritt nur bei sehr hohen Temperaturen auf

Question 10

Was ist der Unterschied zwischen direkten und indirekten Halbleitern?

Accepted Answer

Direkte Halbleiter haben eine direkte Bandlücke, indirekte Halbleiter eine indirekte

Answer

Direkte Halbleiter emittieren Licht, indirekte nicht

Answer

Direkte Halbleiter sind effizienter als indirekte

Answer

Direkte Halbleiter haben eine höhere Elektronenbeweglichkeit als indirekte

Question 11

Welche Aussage über die Bandstruktur von Festkörpern ist zutreffend?

Accepted Answer

Die Energielücken zwischen den Bändern können endlich sein.

Answer

Die Bandstruktur ist temperaturabhängig.

Answer

Die Breite der Bänder nimmt mit abnehmender Temperatur zu.

Answer

Die Bandstruktur ist für alle kristallinen Festkörper gleich.

Question 12

Welcher der folgenden Mechanismen ist hauptsächlich für die elektrische Leitfähigkeit von Metallen verantwortlich?

Accepted Answer

Elektronen

Answer

Gitterbewegungen

Answer

Ionen

Answer

Lichtteilchen

Question 13

Welches Modell beschreibt die Bindungskräfte in Ionenkristallen?

Accepted Answer

Ionenmodell

Answer

Kovalenzmodell

Answer

Metallbindungsmodell

Answer

Molekülorbitalmodell

Question 14

Welches spektroskopische Verfahren wird zur Untersuchung der elektronischen Bandstruktur von Festkörpern eingesetzt?

Accepted Answer

Photoelektronenspektroskopie

Answer

Röntgenbeugung

Answer

UV-Vis-Spektroskopie

Answer

Neutronenstreuung

Question 15

Welches der folgenden Materialien ist ein Supraleiter?

Accepted Answer

Quecksilber

Answer

Kupfer

Answer

Eisen

Answer

Aluminium

Question 16

In welcher Anwendung wird der photoleitende Effekt genutzt?

Accepted Answer

Alle sind richtig.

Answer

Solarzellen

Answer

Lichtsensoren

Answer

Photodioden

Question 17

Was ist der zentrale Schwerpunkt der Festkörperphysik?

Accepted Answer

Quantenmechanische Beschreibung von Festkörpern

Answer

Elektrische Eigenschaften von Festkörpern

Answer

Mechanische Eigenschaften von Festkörpern

Answer

Thermodynamische Eigenschaften von Festkörpern

Question 18

Welches Modell beschreibt das Verhalten von Elektronen in einem Festkörper adäquat?

Accepted Answer

Bloch-Theorem

Answer

Rutherfordsches Atommodell

Answer

Drudesches Modell

Answer

Paulisches Ausschließungsprinzip

Question 19

Welcher Mechanismus trägt bei tiefen Temperaturen zum elektrischen Widerstand von Metallen bei?

Accepted Answer

Elektron-Phononen-Wechselwirkung

Answer

Streuung an Verunreinigungen

Answer

Streuung an Korngrenzen

Answer

Magnetische Streuung

Question 20

Welche Kristallstruktur weist Natriumchlorid (NaCl) auf?

Accepted Answer

Kubisch flächenzentriert

Answer

Kubisch primitiv

Answer

Kubisch innenzentriert

Answer

Hexagonal dichteste Packung

Question 21

Welche Art von Fehlstellen in Festkörpern schwächt die Materialfestigkeit?

Accepted Answer

Versetzung

Answer

Frenkel-Defekt

Answer

Schottky-Defekt

Question 22

Welche Mechanismen sind für die Wärmeleitung in Festkörpern verantwortlich?

Accepted Answer

Elektronen

Accepted Answer

Phononen

Answer

Photonen

Question 23

Welcher Festkörper hat eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit in verschiedenen Richtungen?

Accepted Answer

Graphit

Answer

Kupfer

Answer

Silizium

Answer

Diamant

Question 24

Beschreiben Sie die Funktionsweise eines Solarmoduls auf Basis der Prinzipien der Festkörperphysik.

Accepted Answer

Solarzellen wandeln Licht durch den photoelektrischen Effekt in Strom um.

Answer

Solarzellen beziehen ihre Energie aus chemischen Reaktionen.

Answer

Solarzellen funktionieren auf Basis des elektromagnetischen Effekts.

Answer

Solarzellen erzeugen Strom durch mechanische Reibung.

Question 25

Welches Modell aus der Quantenmechanik beschreibt das Verhalten von Elektronen in Festkörpern?

Accepted Answer

Bändermodell

Answer

Schalenmodell

Answer

Planetenmodell

Answer

Wellenmodell

Question 26

Was ist ein Phonon?

Accepted Answer

Eine Quantisierung der Gitterschwingung

Answer

Ein Elementarteilchen in Festkörpern

Answer

Ein Defekt in der Kristallstruktur

Answer

Ein Zustand mit negativer Energie

Question 27

Welche der folgenden Eigenschaften ist charakteristisch für supraleitende Festkörper?

Accepted Answer

Null elektrischer Widerstand

Answer

Hohe Magnetisierbarkeit

Answer

Niedrige Wärmeleitfähigkeit

Answer

Hohe spezifische Wärmekapazität

Question 28

Was beschäftigt sich mit der Anordnung von Atomen in Kristallen?

Accepted Answer

Kristallographie

Answer

Kristalloptik

Answer

Kristallmagnetismus

Answer

Kristallelektrodynamik

Question 29

Welche Eigenschaft ist charakteristisch für Festkörper?

Accepted Answer

Regelmäßige Anordnung der Atome

Answer

Niedrige Schmelztemperatur

Answer

Hohe elektrische Leitfähigkeit

Answer

Unregelmäßige Anordnung der Atome

Question 30

Welches Modell beschreibt die Bindungsverhältnisse in Festkörpern aus quantenmechanischer Sicht?

Accepted Answer

Bändermodell

Answer

Atommodell

Answer

Wellenmodell

Answer

Korpuskularmodell

Question 31

Was bezeichnet man als Fermi-Fläche?

Accepted Answer

Oberfläche, die die besetzten Zustände im Impulsraum abgrenzt

Answer

Linie, die die erlaubten Energiezustände im Festkörper beschreibt

Answer

Volumen, das die Elektronenverteilung im Festkörper repräsentiert

Answer

Grenze zwischen Leitungs- und Valenzband

Question 32

Was sind Halbleiter?

Accepted Answer

Materialien mit einer Bandlücke zwischen Valenz- und Leitungsband

Answer

Materialien mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit

Answer

Materialien ohne freie Elektronen

Answer

Materialien, die Licht absorbieren und emittieren

Question 33

Was ist eine Phonon-Dispersion?

Accepted Answer

Graphische Darstellung der Phononenfrequenzen in Abhängigkeit vom Wellenvektor

Answer

Messung der Schallausbreitungsgeschwindigkeit in einem Festkörper

Answer

Analyse der thermischen Eigenschaften eines Festkörpers

Answer

Berechnung der elastischen Konstanten eines Festkörpers

Question 34

Welche Wechselwirkung ist für die Bindung in ionischen Kristallen verantwortlich?

Accepted Answer

Ionenbindung

Answer

Kovalente Bindung

Answer

Metallische Bindung

Answer

Wasserstoffbrückenbindung

Question 35

Was versteht man unter dem Fermi-Niveau?

Accepted Answer

Energie des höchsten besetzten Zustands bei 0 K

Answer

Energie der Valenzbandelektronen

Answer

Energie der Leitungsbandelektronen

Answer

Bandlücke zwischen Valenz- und Leitungsband

Question 36

Welche Aussage zu Supraleitern ist korrekt?

Accepted Answer

Sie besitzen keinen elektrischen Widerstand unterhalb ihrer Sprungtemperatur.

Answer

Sie stoßen Magnetfelder ab.

Answer

Sie sind perfekte Isolatoren bei Raumtemperatur.

Answer

Sie sind nur bei sehr tiefen Temperaturen supraleitend.

Question 37

Welche der folgenden Eigenschaften ist charakteristisch für Festkörper?

Accepted Answer

Geordnete Struktur über große Bereiche

Answer

Kurze Reichweite der Teilchenwechselwirkungen

Answer

Unregelmäßige Struktur über große Bereiche

Answer

Lange Reichweite der Teilchenwechselwirkungen

Question 38

Welches Modell beschreibt die Energiezustände von Elektronen in einem Festkörper?

Accepted Answer

Bändermodell

Answer

Atommodell

Answer

Molekülmodell

Answer

Teilchen-im-Kasten-Modell

Question 39

Was ist der Hauptgrund für die elektrische Leitfähigkeit von Metallen?

Accepted Answer

Freie Elektronen

Answer

Donatoren

Answer

Akzeptoren

Answer

Leerstellen

Question 40

Welcher Defekttyp in Halbleitern erhöht die elektrische Leitfähigkeit?

Accepted Answer

Donatoren

Answer

Leerstellen

Answer

Akzeptoren

Answer

Zwischengitteratome

Question 41

Was verursacht Ferromagnetismus?

Accepted Answer

Ausrichtung der Elektronenspins

Answer

Elektrische Polarisation

Answer

Ausrichtung der Atomkerne

Answer

Magnetische Polarisation

Question 42

Welcher Materialtyp eignet sich besonders für die Umwandlung von Licht in elektrische Energie?

Accepted Answer

Halbleiter

Answer

Metall

Answer

Isolator

Answer

Supraleiter

Question 43

Was unterscheidet einen direkten von einem indirekten Halbleiter?

Accepted Answer

Impuls und Energiebandlücke

Answer

Leitfähigkeit und Energiebandlücke

Answer

Effektive Masse und Impuls

Answer

Effektive Masse und Leitfähigkeit

Question 44

Welche Wechselwirkung ist für die Bindung in Ionenkristallen verantwortlich?

Accepted Answer

Ionische Bindung

Answer

Kovalente Bindung

Answer

Metallische Bindung

Answer

Wasserstoffbrückenbindung

Question 45

Was beschreibt die Debye-Temperatur eines Festkörpers?

Accepted Answer

Temperatur, bei der alle Schwingungsmoden angeregt sind

Answer

Temperatur, bei der der Festkörper schmilzt

Answer

Temperatur, bei der die spezifische Wärmekapazität konstant wird

Answer

Temperatur, bei der der Festkörper siedet

Question 46

Welche der folgenden Aussagen beschreibt treffend die Bandstruktur eines Halbleiters?

Accepted Answer

Im Halbleiter findet sich eine verbotene Zone zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband.

Answer

Die Halbleiter weisen vollständig besetzte Leitungsbänder auf.

Answer

Die Halbleiter haben vollständig leere Valenzbänder.

Answer

Die Halbleiter verfügen über kontinuierliche Energiezustände, die sich über das gesamte Energieband erstrecken.

Question 47

Welcher Defekt entsteht, wenn ein Fremdatom mit abweichender Wertigkeit in die Kristallstruktur eingebaut wird?

Accepted Answer

Substitutionsdefekt

Answer

Frenkel-Defekt

Answer

Schottky-Defekt

Answer

Zwischengitteratom

Question 48

Was ist das Debye-Modell?

Accepted Answer

Ein Modell zur Beschreibung der Schwingungsformen in einem Kristall.

Answer

Ein Modell zur Beschreibung der elektronischen Bandstruktur von Festkörpern.

Answer

Ein Modell zur Beschreibung von Defekten in Festkörpern.

Answer

Ein Modell zur Beschreibung der Magnetisierung von Festkörpern.

Question 49

Worin besteht der Unterschied zwischen einem direkten und einem indirekten Halbleiter?

Accepted Answer

Direkte Halbleiter weisen im Brillouin-Raum Minima und Maxima von Leitungs- und Valenzband am selben Punkt auf, indirekte Halbleiter hingegen nicht.

Answer

Indirekte Halbleiter weisen im Brillouin-Raum Minima und Maxima von Leitungs- und Valenzband am selben Punkt auf, direkte Halbleiter hingegen nicht.

Answer

Direkte Halbleiter haben eine größere Bandlücke als indirekte Halbleiter.

Answer

Indirekte Halbleiter haben eine größere Bandlücke als direkte Halbleiter.

Question 50

Welcher Ursprung ist ausschlaggebend für die Festkörperphysik?

Accepted Answer

Quantenmechanische Schrödinger-Gleichung

Answer

Klassisch-mechanische Prinzipien

Answer

Elektromagnetische Kräfte in Festkörpern

Answer

Physikalische Eigenschaften von Metallen

Question 51

Die Debye-Temperatur repräsentiert:

Accepted Answer

Temperatur maximaler spezifischer Wärme

Answer

Supraleitungstemperatur

Answer

Schmelztemperatur

Answer

Kristallisationstemperatur

Question 52

Die Brillouin-Zone in einem Kristallgitter:

Accepted Answer

Gibt erlaubte Elektronenzustände an

Answer

Definiert die Anordnung der Atome

Answer

Entspricht dem realen Raum des Kristalls

Answer

Beschreibt die Elektronenbewegung

Question 53

Die Curie-Temperatur bezeichnet:

Accepted Answer

Verlust der magnetischen Ordnung in Ferromagneten

Answer

Übergang von Paramagnetismus zu Diamagnetismus

Answer

Übergang von Supraleitern zu Normalleitern

Answer

Ausdehnung von Festkörpern

Question 54

Welches Modell beschreibt die Wechselwirkung zwischen Elektronen und Gitterschwingungen in einem Festkörper?

Accepted Answer

Debye-Modell

Answer

Quantenfeldtheorie

Answer

Ein-Teilchen-Näherung

Answer

Hartree-Fock-Approximation

Question 55

In welchem Energiebereich treten Phononen üblicherweise auf?

Accepted Answer

Millielektronenvolt-Bereich (meV)

Answer

Elektronenvolt-Bereich (eV)

Answer

Mikroelektronenvolt-Bereich (μeV)

Answer

Nanometer-Bereich (nm)

Question 56

Welche Art von Defekt entsteht, wenn ein Atom in einem Kristall fehlt?

Accepted Answer

Leerstelle

Answer

Zwischengitteratom

Answer

Versetzung

Answer

Korngrenze

Question 57

Welches Prinzip ist die Grundlage für die Bestimmung der Bandstruktur eines Festkörpers?

Accepted Answer

Bloch-Theorem

Answer

Pauli-Prinzip

Answer

Heisenbergsche Unschärferelation

Answer

Thermodynamik

Question 58

Welche Art von Bandlücke ist die Energiebarriere zwischen Valenz- und Leitungsband?

Accepted Answer

Verbotene Bandlücke

Answer

Direkte Bandlücke

Answer

Indirekte Bandlücke

Answer

Fundamentale Bandlücke

Question 59

Welche Eigenschaft zeichnet Halbleiter aus?

Accepted Answer

Temperaturabhängige elektrische Leitfähigkeit

Answer

Hohe elektrische Leitfähigkeit

Answer

Geringe elektrische Leitfähigkeit

Answer

Keine elektrische Leitfähigkeit

Question 60

Welche physikalische Wechselwirkung verursacht Ferromagnetismus?

Accepted Answer

Austauschwechselwirkung

Answer

Dipolwechselwirkung

Answer

Coulomb-Wechselwirkung

Answer

Van-der-Waals-Wechselwirkung

Question 61

Beschreibe die Bandstruktur eines Festkörpers.

Accepted Answer

Die Energiezustände der Elektronen als Funktion ihres Wellenvektors

Answer

Die elektrischen Eigenschaften des Festkörpers

Answer

Die thermischen Eigenschaften des Festkörpers

Answer

Die optischen Eigenschaften des Festkörpers

Question 62

Welche Bindungsart liegt in einem Metall vor?

Accepted Answer

Metallische Bindung

Answer

Ionenbindung

Answer

Kovalente Bindung

Answer

Van-der-Waals-Bindung

Question 63

Unterscheide zwischen einem Leiter und einem Isolator auf Basis ihrer Bandstruktur.

Accepted Answer

Leiter haben eine kleine Bandlücke, Isolatoren eine große Bandlücke.

Answer

Leiter haben eine große Bandlücke, Isolatoren eine kleine Bandlücke.

Answer

Leiter haben keine Bandlücke, Isolatoren haben eine Bandlücke.

Answer

Leiter haben eine Bandlücke, Isolatoren haben keine Bandlücke.

Question 64

Nenne eine charakteristische Eigenschaft eines Supraleiters.

Accepted Answer

Sehr niedriger elektrischer Widerstand

Answer

Sehr hohe elektrische Leitfähigkeit

Answer

Sehr hoher thermischer Widerstand

Answer

Sehr starke magnetische Eigenschaften