Автоматизация Автоматизация Архитектура Астрономия Одит Биология Счетоводство Военна наука Генетика География Геология Държавна къща Друга журналистика и средства за масова информация Изкуство Чужди езици Компютърни науки История Компютри Компютри Кулинарна култура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Механика Механика Мениджмънт Метал и заваръчна механика Музика Население Образование Безопасност на живота Охрана на труда Педагогика Политика Право инструмент за програмиране производство Industries Психология P Дио Религия Източници Communication Социология на спорта стандартизация Строителство Технологии Търговия Туризъм Физика Физиология Философия Финанси Химически съоръжения Tsennoobrazovanie скициране Екология иконометрия Икономика Електроника Yurispundenktsiya

Енергийни нива и зони

Прочетете още:
  1. VI. Биоенергетични принципи на аналитичната терапия
  2. Билет 12. Предмет на социалната философия. Нива на анализ на връзките с обществеността
  3. Номер на билета 1 Концепцията за светоглед, основните му сфери, нива и типове.
  4. Биоенергетични основи на живота
  5. Биоенергетични упражнения за установяване на връзка със земята
  6. Видове групи и нива на тяхното развитие
  7. Видове и нива на управление на предприятието
  8. Водородни атоми. Енергийни нива. Квантови числа.
  9. Силата и информационните възможности на egregor
  10. Въпрос: Правна култура: концепция, нива, видове, функции.
  11. Водноелектрическа, горска, агроклиматична, развлекателни ресурси
  12. Глава 3. Нива, структура и функции на идеологията като категория на политическата наука

В групата теория, твърдо кристално тяло се разглежда като строго периодична структура, в която йони създават електрическо поле. Проблемът е да се опише поведението на електроните в тази област. Точното решение на уравнението на Шрьодингер за такъв набор от частици е невъзможно. Има два на пръв поглед диаметрално противоположни методи за решаване на проблема, които обаче водят до почти идентични резултати. Първият метод е приближение, преминаващо от свързани електрони (сближаване на силното свързване). При този метод се приема, че има множество от голям брой изолирани атоми, във всеки от които електроните имат своя собствена система от отделни енергийни нива. Смята се, че свързващата енергия на електроните с "техните" атоми е много по-голяма от тяхната кинетична енергия на изместване в кристалната решетка. Смята се какво се случва с енергийните нива, тъй като изолираните атоми се сливат и кристалът се образува от тях. Свързването на електроните с техните атоми е толкова силно, че само валентните електрони, когато атомите се сливат на разстояния, сравними с размерите на атомите, преминават от един атом в друг.

Вторият метод се основава на сближаването на свободните електрони (сближаване на слабото свързване). Този метод се развива въз основа на предположението, че енергията на взаимодействие на електроните с решетката е много по-малка от тяхната кинетична енергия. Това ни позволява да обработваме електрона като свободен и да използваме уравнението на Шрьодингер за свободни електрони, като се има предвид обаче, че електроните се движат в периодично поле на кристалната решетка.

В изолиран атом има отделни нива на енергийна енергия W n , l . Смята се, че те зависят от главните n и орбитални l квантови числа. Предполага се също, че енергийните нива, съответстващи на различни стойности на магнитните m и spin m s , квантовите числа, съвпадат. Както обикновено, енергийните нива са дегенерирани по отношение на квантовите числа m и m s .

Енергийните нива на електроните в атомите във възбудени състояния имат крайна ширина ΔW n , l , свързана с отношението на несигурност за енергия и време. Съгласно втората от формулите (37.15), имаме ΔW n , l τ n ≥ h. Времето на живот на атома във възбудено състояние, τ n, съвпада с електронния живот в това състояние, τ n10-8 s. В 39.7 беше обсъден въпросът за стойността на τn и естествената ширина на енергийното ниво ΔW n , l : ΔW n , l ~ h / τ n ≈ 10 -25 J ≈ 10 -6 eV. Както може да се види, тази ширина е много по-малка от разстоянието между нивата, което е от порядъка на 1 eV. При кристалите разстоянието между атомите е толкова малко (L ~ d ~ 10 -10 m), че техните електрически полета се припокриват. Потенциалните криви, ограничаващи съседните атоми, частично се припокриват и дават потенциални криви за електрони от типа 1-2 (Фиг.43.2). От фигурата може да се види, че потенциалната бариера за валентните електрони на атомите намалява и намалява. При тези условия важна роля играе тунелиращият ефект, чрез който електронът "напуска" от неговия атом и преминава към съседния.



Фиг. 22.1 Фиг. 22.2

Нека намерим разширяването на енергийното ниво ΔW на електрона, свързано с рязкото намаляване на живота в резултат на взаимодействието на атомите в кристала. По отношение на несигурността:

ΔW ≈ h / τ ≈ 3 • 10 -19 J ≈ 2 eV.

Тясното енергийно ниво на валентния електронен в изолиран атом се разширява в кристала в широка честотна лента - обхвата на позволените стойности на енергията на електрона с ширина от порядъка на един електрон волтове (Фигура 22.4). Допустимите енергийни ленти 1 са разделени един от друг чрез зони 2 с стойности на забранената електронна енергия (Фигура 22.5). Разрешената лента е по-широка, толкова повече енергийни нива в изолиран атом. Възможните стойности на решен енергиен обхват са квантувани, т.е. са дискретни и общият им брой е ограничен. В кристал, състоящ се от N атоми, енергийното ниво W n , от изолиран атом съответства на зона, състояща се от (2 1 + 1) N дискретни, няма повече от два електрона с антипаралелни завъртания.

За електрони от вътрешни обвивки на атоми на електрона от един атом на друг се оказва, че е много малък. Това се дължи на намаляването на прозрачността на потенциалната бариера, в резултат на което честотата на улавяне на електрони през потенциалната бариера става незначителна.

‡ Зареждане ...

Фиг.22.3 Фиг.22.4

Луминесценцията се отнася до оптичното излъчване (от IR до близкия ултравиолетови лъчи) над термичния и продължаващо след спирането на външния ефект, който го е причинил, по време, което е много по-дълго от периода на светлинните трептения. Луминисценцията може да бъде причинена от бомбардиране на органи с електрони и други заредени частици, предаване на електрически ток през веществото или действието на електрическо поле, осветяване на видимо, ултравиолетово, рентгеново и гама лъчение, както и някои химични реакции в материята. В зависимост от методите на възбуждане на луминесцентното излъчване, катодолуминесценцията, електролуминесценцията, фотолуминесценцията, хемилуминесценцията и т.н. се отличават.

За разлика от топлинната радиация, луминесцентното лъчение не е с еднакъв характер. То се дължи на относително малък брой атоми, молекули или йони (образуващи центрове за луминисценция), които под влияние на някакъв източник на енергия са развълнувани. Центровете на луминисценция в твърдо състояние могат да бъдат йони, атоми или групи от йони в близост до мястото на кристалната решетка, където точността на структурата му е нарушена от включването на активатор - атома на чужда материя - или от свободно място. Последващото връщане на възбудения център на луминесценцията до нормално или по-малко възбудено състояние се придружава от излъчването на луминесцентно лъчение. Продължителността на луминисценцията се дължи на продължителността на възбуденото състояние, което, в допълнение към свойствата на излъчващите атоми, молекулите или самите йони, зависи от заобикалящата среда. Ако възбуденото състояние е метастабилно, времето на пребиваване на частиците в него може да достигне 10 -4 s (вместо обичайното време на пребиваване при възбудено състояние от 10-8 s). Съответно продължителността на луминисценцията също се увеличава. Луминесценцията с времето на разпад ~ 10-8 ... 10-9 се нарича обикновено флуоресценция. Такова време на разпад е типично, например, за фотолуминесценцията на много вещества, главно течности и газове. Луминесценцията, която продължава дълго време след спирането на причинителя на луминисценцията, се нарича фосфоресценция. Електролуминесценцията в газовете е причинена от електрическо изпускане. Химилуминесценцията се причинява от екзотермични химични процеси в субстанцията, т.е. процеси, които се осъществяват с освобождаването на енергия. Луминесцентната радиация носи излишък от енергия, което води до образуването на химични съединения с по-стабилна в тази среда и при дадените условия чрез електронна конфигурация. Феноменът на луминисценцията се основава на луминисцентен анализ, чийто принцип е както следва. Веществото, чийто състав трябва да бъде изследвано, се осветява чрез ултравиолетово лъчение. Веществото, само по себе си или след обработка с подходящи реагенти, дава луминисцентна светлина, от естеството на която е възможно, чрез определяне на интензитета на линията в спектъра, за да се определи не само количественото, но и качественото съдържание на изпитваното вещество. Анализът на луминисценцията, за разлика от обичайния спектрален анализ, не се придружава от разграждане в елементите на изследваното вещество и се използва за много малки количества от изследваното вещество.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 |


Когато използвате този материал, свържете се със bseen2.biz (3.208 сек.)