It-teorija medda ta 'solidi. Mekkanika kwantistika għall-manikini

Dan l-artikolu jispjega dak l-teorija medda ta 'solidi. Tintwera, dak li hi r-raġuni hija rappreżentazzjoni tal -istruttura tal-materja. Riżultati ta 'metalli differenti minn dielettriċi u semikondutturi.

Rosette u Button

Kif ħafna drabi kuljum aħna se ikklikkja fuq il-buttuni varji? Ħadd ma ħsibt anke li ġejjin ma jistgħux jgħoddu dan - tant sar familjari dik l-azzjoni. U l-bniedem ma naħsibx li dan kollu huwa biss possibbli grazzi għall kemm huwa faċli qiegħed iġorr ta 'kurrent elettriku fil-metalli. Ixgħel il-dawl, għalli kitla, imexxu l-magni tal-ħasil, biex ma nsemmux l-azzjonijiet fuq smartphones, ifisser jitlesta l-ċirkwit u jippermettu l-elettroni fil-kondutturi li jaħdmu minflok ta 'nies. Spjegazzjoni ta 'tali fenomeni bħall-sett konduttività. L-iktar ovvji, forsi, huwa l-teorija faxxa ta 'solidi.

Atom u ktieli

Kull min kien fl-iskola għolja, għandu idea ta ' l-istruttura tal-atomu. Recall madwar nukleu tqil b'positive charge (jikkonsisti protoni u newtroni) dawwar pulmuni elettroni ftit. Numru ta ' partiċelli negattivi eżattament daqs in-numru ta' pożittiv. Sabiex ma qarrejja bore, spjega fl-istil ta ' "Quantum Mechanics għall-manikini." Kull orbita elettroni huwa strettament limitat, li għalihom jistgħu jduru madwar l-qalba f'element kimika speċifika. Min-naħa tagħhom, kull speċi għandha disinn uniku atomi dawn orbiti. Kien għalhekk spectroscopists xjentisti jiddistingwu boron mill selenju u arseniku minn sodju. Madankollu, minbarra l-sustanzi puri fin-natura, hemm numru infinit ta 'kombinazzjonijiet differenti. mekkanika kwantistika (Għall-manikini, il-qarrej għandu jiftakar) targumenta li fil komposti kumplessi se jduru jiltaqgħu, jingħaqdu, jittrasforma, stirati, ħolqien ta 'konnessjoni. kwalità tagħhom jiddependi mit-tip: kovalenti u joniċi aktar b'saħħitha, idroġenu, per eżempju, huwa aktar dgħajfa.

istruttura tal-kristall

Il-korp solidu huwa aktar diffiċli. Għall-mudell, li juża l-teorija faxxa ta 'solidi, normalment tieħu kristall perfetta. Dan ifisser li huwa bla tmiem u bla dnub - kull atomu fuq il-post tagħha stess, il-ħlas total huwa żero. Kernel ivarja madwar pożizzjoni partikolari ta 'ekwilibriju, iżda l-elettroni tista' tgħid globali. Skond kif "faċli" atomu wieħed donates partiċelli negattivi li jmissu miegħu, dan jinkiseb struttura elettronika b'mod riġidu predeterminat ta 'dielettriċi jew metalli sħaba. Jiena nżid li meta jikkunsidraw wieħed jassumi li l-elettroni jokkupaw l-ammont minimu ta 'enerġija li għalihom, li jfisser li l-korp huwa fuq iż-żero Kelvin. F'temperaturi ogħla, l-amplitudni tal-oxxillazzjoni bħala l-nuklei u l-elettroni qawwi u, għalhekk, l-aħħar ikunu jistgħu jokkupaw ogħla livelli ta 'enerġija. partikoli negattivi distribuzzjoni ssir aktar "sfużi". F'xi problemi, huwa importanti, madankollu, li jiddeskrivi dan il-fenomenu bħala tali temperatura ma tkunx daqshekk importanti.

prinċipju Pauli u l-loader

Il-kunċett tat-teorija medda ta 'solidi jista' jinkiseb biss tajjeb li niftakru dak li l-prinċipju Pauli. Jekk aħna nimmaġinaw li l-elettroni - borża ta 'zokkor, imbagħad, jekk dawn il-basktijiet lott, loader kondizzjonali se jimponu fuq xulxin. Kull "borża" jieħu postha fl-ispazju. Għal elettroni, dan ifisser li fi stat partikolari wieħed biss jista 'jkun f'sistema waħda. Dan huwa l-prinċipju esklużjoni Pauli. Innota li aħna jkollu f'moħħu l-kundizzjonijiet ideali, jiġifieri t-temperatura ta 'żero Kelvin, u l-kristall infinita. Is-sistema sħiħa hija l-istess kondizzjonijiet ta 'temperatura, stress mekkaniku, difetti huma l-istess fil-partijiet kollha ta' kollu.

Kristalli elettroniċi żona

Fil-kristall, pluralità ta 'tip wieħed ta' atomi. mole waħda ta 'sustanza jinkludi xi elementi għaxar jew għoxrin-tielet grad. Kemm moli kull kilogramma, per eżempju, melħ? Allura inti tista 'anki ngħid li anke l-iżgħar kristall fiha unimaginably ħafna atomi. Kull element kimiku għandu mudell tagħha stess ta 'orbiti elettroni, u x'għandek tagħmel jekk huma fil-ġisem wieħed ftit? Wara kollox, skond il-prinċipju ta 'esklużjoni Pauli, huma għandhom jokkupaw stati differenti. teorija Banda ta 'solidi joffri l-mod li ġej - il-orbiti elettroni jsiru enerġiji differenti. Id-differenza bejniethom hija tant żgħar li huma ppressati, jegħleb fuq xulxin ħafna sewwa biex jiffurmaw żona kontinwa. Għalhekk, kull livell ta 'l-elettron fil-atomu huwa konvertit f'żona fil-kristall bl-ingrossa. Elementi tat-teorija medda ta 'solidi jistgħu jgħinu jispjegaw id-differenza bejn iżolaturi u kondutturi.

Elettronika fiż-żona

Aħna diġà diskuss dak li qed jiġri bil-lott ta 'elettroni, li atomu jokkupaw l-istess orbita, il-formazzjoni tal-kristall. Iżda l-imġiba tagħhom ġewwa ż-żona sakemm aħna xellug mitfija. Share dan diġà importanti għaliex tidditermina d-differenza bejn metalli u non-metalli. Kif diġà msemmi hawn fuq, il-teorija faxxa ta 'solidi turi li l-livelli ta' enerġija ġewwa l-medda ta 'atomi individwali orbiti differenti ivarjaw hekk ftit li kważi jiffurmaw spettru kontinwu. Għalhekk, sabiex jgħelbu d-diffikultà potenzjali bejn l-elettron mhuwiex diffiċli - li jiċċaqlaq minnhom liberament, għal dan huwa biżżejjed anke sħana. Madankollu, kull wieħed mill-medda permessa il-limiti tagħha. Dejjem ikun hemm livell ta 'enerġija li huwa ogħla jew inqas mill-oħrajn.

Valenza pprojbiti, konduttività

Bejn dawn iż-żoni għandhom erja ta 'l-enerġija, fejn m'hemmx livell li fih elettron jista' jkun. Fil-graffs, jidher bħala lakuna abjad. U hi msejħa l-vojt medda. Biex tingħeleb din elettron barriera tista 'biss jerk. Għalhekk, huwa għandu jirċievi xieraq għal din l-enerġija. Iż-żona bl-akbar enerġija, li għal dan it-tip ta 'atomi eżistenza ta' elettroni permess huwa msejjaħ il-medda valenza, u wara dan - konduttività.

dielettriku metall

Konduzzjoni faxxa teorija ta 'solidi jsostni li l-preżenza jew assenza ta' elettroni fil-faxxa konduzzjoni jindika kif faċilment flussi din is-sustanza attwali. metalli u dielettriċi b'hekk differenti. Fl-ewwel każ, il-faxxa konduzzjoni diġà fih elettroni, peress jikkoinċidi ma 'valenza. A tfisser negattiv partiċelli huma liberi li jimxu taħt l-azzjoni tal-kamp elettromanjetiku, mingħajr ebda kontribut addizzjonali enerġija. Għalhekk, l-kurrent elettriku fil-metalli jidher daqshekk faċli, fil-fatt - istantanjament, hekk kif il-qasam. U għall-istess raġuni, il-wajer huwa magħmul mill-azzar, ram, aluminju.

Materjali li għalihom ir-valenza u konduzzjoni meded separati b'regola dwar dielettriċi imsejħa l-enerġija. Dawn elettroni huma maqbuda fil-livell aktar baxx permess. distakk Banda jifred l-partiċelli negattivi mill-livell li fih setgħu jiċċaqalqu liberament. U l-enerġija li għandhom jiġu rrappurtati lill-elettroni jegħlbu dan, jeqirdu l-materjal. Jew bidla proprjetajiet tiegħu lil hinn rikonoxximent. Għalhekk, wajers wrap plastik idub u ħruq, iżda ma twettaq l-elettriku.

semikondutturi

Iżda hemm klassi intermedju ta 'materjali li għandhom bandgap, iżda taħt ċerti kondizzjonijiet kapaċi tmexxi kurrent elettriku. Dawn jissejħu - semikondutturi. Bħall-dielettriku, huma għandhom vojt enerġija bejn l-konduzzjoni u valenza. Madankollu, huwa inqas u jingħelbu bi ftit sforz. semikondutturi Klassiku huwa silikon (bil-Latin - Silicium). Il-famuż Silicon Valley huwa famuż għat-teknoloġiji bbażati fuq l-użu ta 'kristalli ta' din is-sustanza huwa li jinħoloq mezzi elettroniċi.