Grupė teorija kietųjų dalelių. Kvantinė mechanika už Dummies

Šiame straipsnyje paaiškinama, ką grupė teorija kietų. Parodė, kas tai yra priežastis, tai yra atstovavimo materijos struktūrą. Rezultatai metalų skiriasi nuo dielektrikų ir puslaidininkių.

Rozetė ir mygtukas

Kiek kartų per dieną mes paspauskite ant įvairių mygtukų? Niekas net minties ateiti negali tikėtis, kad - tapo taip pažįstama, kad veiksmų. Ir vyras nemano, kad visa tai yra tik galimi dėka, kaip lengvai ji yra vykdyti elektros srovė metaluose. Įjunkite šviesą, virti virdulys, paleisti skalbimo mašiną, jau nekalbant ant smartphonach veiksmus, reiškia užbaigti grandinę ir leisti į laidininkų elektronai dirbti, o ne žmonių. Paaiškinimas tokių reiškinių kaip laidumo rinkinys. Akivaizdžiausias, ko gero, yra juosta teorija kietų.

Atomas ir virduliai

Kiekvienas, kuris buvo vidurinėje mokykloje, turi idėją apie atomo struktūrą. Prisiminkite aplink teigiamai įkrautas sunkiųjų branduolio (susideda iš protonų ir neutronų) pasukti plaučius mažai elektronų. Taškų neigiamų dalelių tiksliai lygus teigiamas skaičius. Kad nebūtų lygiavamzdžiai skaitytojai, paaiškinti stiliaus "Kvantinė mechanika žaliems". Kiekviena elektronų orbita yra griežtai ribojamas, dėl kurių ji gali suktis aplink šerdį tam tikroje cheminio elemento. Savo ruožtu, kiekviena rūšis turi unikalus modelis atomai tokius orbitos. Tai buvo taip spectroscopists mokslininkai atskirti boro iš seleno ir arseno iš natrio. Tačiau, be grynų medžiagų gamtoje, yra begalinis skaičius skirtingų kombinacijų. Kvantinė mechanika (For Dummies, skaitytojas turėtų prisiminti) teigia, kad sudėtingų junginių orbitos susikerta, susilieja, transformuoti, ištempti, sukurti ryšį. Jų kokybė priklauso nuo tipo: kovalentinis ir joninės stipresnis, yra vandenilis, pavyzdžiui, yra silpnesnė.

kristalinės struktūros

Kietas kūnas yra sunkiau. Už modelį, kuris naudoja juostos teoriją kietųjų dalelių, paprastai imtis puikus kristalą. Tai reiškia, kad yra begalinis ir be nuodėmės - kiekvienas atomas savo vietoje, bendras mokestis yra lygus nuliui. Branduolys svyruoja apie tam tikrą padėtį pusiausvyros, bet elektronai gali apskritai pasakyti. Priklausomai nuo to kaip "lengva" vieno atomo dovanoja savo gretimų neigiamų dalelių, jis yra gautas iš anksto nustatytą standžiai elektroninę struktūrą dielektrinės arba metalų debesis. Turėčiau pridurti, kad svarstant daroma prielaida, kad visi elektronai užima minimalų kiekį energijos jiems, o tai reiškia, kad organizmas yra ne nulis kelvinais. Esant aukštesnei temperatūrai, iš virpesių amplitudė kaip branduolių ir elektronų tvirtai ir, vadinasi, pastaroji gali užimti didesnes energijos lygį. Neigiami dalelių pasiskirstymas tampa "laisvas". Į kai kurias problemas, svarbu, tačiau apibūdinti šį reiškinį kaip tokia temperatūra yra ne taip svarbu.

Pauli principas ir krautuvas

Iš juostos teorijos kietų koncepcija gali būti pasiekti tik gera prisiminti, ką Pauli principas. Jei mes įsivaizduoti, kad elektronai - cukraus maišelį, tada, jei šių maišelių daug, sąlyginis krautuvas jie bus skirti vienas nuo kito. Kiekvienas "maišelis" užima savo vietą erdvėje. Elektronų, tai reiškia, kad tam tikroje valstybės tik viena gali būti vienoje sistemoje. Tai yra Paulio draudimo principas. Atkreipkite dėmesį, kad mes turime omenyje, idealias sąlygas, ty nulinio Kelvino temperatūra, ir Begalinės kristalą. Visa sistema yra tomis pačiomis sąlygomis, temperatūros, mechaniniam poveikiui, defektai yra tas pats visose visuma dalių.

Elektroniniai kristalai zona

KriËtolo, iš vienos rūšies atomų daugybė. Vienas mol medžiagos sudaro dešimt iki dvidešimt trečio laipsnio elementus. Kiek molių vienam kilogramui, pavyzdžiui, druska? Taigi jūs netgi galite pasakyti, kad net mažiausias kristalas yra neįsivaizduojamai daug atomus. Kiekvienas cheminis elementas turi savo struktūrą elektronų orbitų, o ką daryti, jei jie yra viename kūne keli? Juk, anot Paulio draudimo principas, jie turi užimti skirtingas būsenas. Juosta teorija kietųjų dalelių siūlo šių kelią - elektronų orbitos tapti skirtingų energijos. Skirtumas tarp jų yra toks mažas, kad jie yra spaudžiamas, pasvirusi ant kito labai sandariai suformuoti nuolatinį zoną. Taigi, kiekviena iš atomo elektronų lygis yra paverčiamas į birių kristalų zonoje. Elementai juostos teorijos kietų gali padėti paaiškinti skirtumą tarp izoliatorių ir laidininkų skirtumą.

Elektroninė zonoje

Mes jau aptarta, kas vyksta su elektronų, kurie atome užimantiems tą patį orbitą, kristalo išsidėstymą daug. Bet jų elgesys zonos viduje, kol mes palikome Tamsus. Dalytis šiuo jau svarbu, nes ji nustato tarp metalų ir nemetalų skirtumą. Kaip jau buvo minėta aukščiau, grupė teorija kietųjų dalelių rodo, kad energijos lygis viduje atskirų atomų juostos skirtingų orbitos skiriasi tiek mažai, kad beveik sudaro ištisinį spektrą. Taigi, siekiant įveikti galimą barjerą tarp jų už elektrono nėra sunku - jis juda juos laisvai, nes tai yra pakankamai net šilumos. Tačiau kiekvienas leistiną juosta turi savo ribas. Visada yra energijos lygį, kuris yra didesnis ar mažesnis nei kitų.

Valentinės draudžiama, laidumas

Tarp šių zonų turi energijos, kai nėra lygis, kuriam esant elektronas gali būti plotą. Grafikai, atrodo kaip baltas tarpas. Ir ji pavadino grupės spragą. Siekiant įveikti šį barjerą elektronų gali tik Išmirkytą. Taigi, jis turi gauti tinkama šiam energijos. Zona su didžiausiu energijos, kuri šiuo atomų tipo leidžiamas egzistavimą elektronų vadinamas valentinės juostos ir po jo - laidumas.

metalo dielektrinė

Laidumo juosta teorija kietųjų dalelių teigia, kad buvimas ar nebuvimas elektronų laidumo juostą rodo, kaip lengvai srautus šiame dabartinės medžiagos. Tokiu būdu skirtingi metalai ir dielektrikai. Pirmuoju atveju, laidumo juostą jau yra elektronai, nes sutampa su Valence. Priemonė neigiamas dalelės yra laisvai judėti pagal elektromagnetinio lauko veiksmų, be jokių papildomų energijos sąnaudų. Todėl elektros srovė metaluose atsiranda taip paprasta, iš tiesų - iš karto, kai tik lauke. Ir dėl tos pačios priežasties, vielos pagamintas iš plieno, vario, aliuminio.

Medžiagos, kurioms valentinės ir laidumo juostos atskirtos energijos vadinamas dielektrikų. Šie elektronai yra įstrigę žemesnio lygio leidžiama. Stop juosta atskiria neigiamą daleles iš tokio lygio, kad jie galėtų laisvai judėti. Ir energijos, kad turi būti pranešta elektronų ją įveikti, sunaikinti medžiagą. Ar pakeiskite savo savybes neatpažįstamai. Todėl, polietileno plėvele laidai lydosi ir nudegimų, bet ne atlikti elektros energiją.

puslaidininkiai

Bet ten yra tarpinis klasės medžiagų, kurios turi Pločio tarpas, tačiau tam tikromis sąlygomis gali elektros srovei laidžios. Jie vadinami - puslaidininkiai. Kaip dielektrikas, jie turi energijos atotrūkį tarp laidumo ir Valence. Tačiau, tai yra mažiau ir įveikti su šiek tiek pastangų. Klasikinė puslaidininkių yra silicio (lotyniškai - silicio). Garsusis Silicio slėnis garsėja technologijas remiantis kristalų šios medžiagos naudojimo yra sukurti elektroninius prietaisus.