13. Спин электрона. Принцип Паули.

Спин (от англ. spin – вращаться) – собственный момент количества движения элементарной частицы, имеющий квантовую природу и не связанный с её перемещением в пространстве как целого.

Принцип паули.

в каждом отдельном квантовом состоянии может находиться только один электрон. Это означает, что набор чисел, отвечающих данным n, l и m_l, зависит от n. Например, при n = 1 возможно лишь l = 0; следовательно, m_l = 0 и единственное различие состояний связано с m_s = +1/2 и 1/2.

14. Понятие зонной теории твердых тел

В основе зонной теории твердых тел лежат представления квантовой теории о том, что атом может находиться только в состояниях с определенной энергией. В основном стационарном (не изменяющемся со временем) состоянии атом имеет минимальную энергию и не излучает ее. При получении энергии атом переходит в возбужденное стационарное состояние (с другим распределением электронов) «время жизни» в котором достаточно мало, а при возвращении в основное состояние энергия излучается. Тогда, если не учитывать ядерной и других видов энергии, энергия простейшего атома водорода представляется как энергия взаимодействия электрона с ядром. Для атома водорода есть только определенный набор энергий, который представляют в виде набора энергетических уровней или энергетического спектра , который отражает энергию электрона в различных состояниях.

15. Полупроводники и их свойства.

Полупроводники – это вещества, удельное сопротивление которых зависит от внешних условий, например, флюктуаций температуры, изменений интенсивности облучения световым потоком и прочего. В результате, в определённых условиях полупроводники могут менять своё удельное сопротивление, и оно может стать со всеми промежуточными градациями либо таким, как у проводников, либо как у диэлектриков. При температуре вблизи абсолютного нуля полупроводники обладают диэлектрическими свойствами, а при нагреве выше определённой критической температуры они проявляют свойства проводников. Зависимость их сопротивления от температуры нелинейна.

Свойства

Основные свойства: 1) По проводимости занимают промежуточное значение между проводниками и диэлектриками (ну, на то и полупроводники:)) 2) Обратная зависимость проводимости от температуры - при повышении температуры сопротивление уменьшается (у проводников наоборот) 3) Сильная зависимость проводимости от внешнего внешних воздействий (температуры, электрического поля) и примесей - главное свойство, обуславливающее применение полупроводников. Такие свойства возникают из-за того, что энергия, необходимая для отрыва электрона от атома, достаточно велика по сравнению с, например, металлами (валетные электроны легко отрываются и свободно путешествуют внутри металла), но гораздо ниже, чем у диэлектриков (в них электрон настолько сильно "привязан" к атому, что проводимости никакой нет).

16 Люминесце́нция — нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения.

Физическая природа люминесценции состоит в излучательных переходах электронов атомов или молекул из возбуждённого состояния в основное. При этом причиной первоначального их возбуждения могут служить различные факторы: внешнее излучение, температура, химические реакции и др.

Люминесцентное свечение тел принято делить на следующие виды:

• фотолюминесценция — свечение под действием света (видимого и УФ-диапазона). Она, в свою очередь, делится на

  • флуоресценцию (время жизни 10⁻⁹−10⁻⁶ с);

  • фосфоресценцию (10⁻³−10 с);

• хемилюминесценция — свечение, использующее энергию химических реакций;

• катодолюминесценция — вызвана облучением быстрыми электронами (катодными лучами);

• сонолюминесценция — люминесценция, вызванная звуком высокой частоты;

• радиолюминесценция — при возбуждении вещества ионизирующим излучением;

• триболюминесценция — люминесценция, возникающая при растирании, раздавливании или раскалывании люминофоров. Триболюминесценция вызывается электрическим разрядами, происходящими между образовавшимися наэлектризованными частями — свет разряда вызывает фотолюминесценцию люминофора.

• электролюминесценция- возникает при пропускании электрического тока через определённые типы люминофоров.

• Кандолюминесценция — калильное свечение.

У твёрдых тел различают три вида люминесценции:

• мономолекулярная люминесценция — акты возбуждения и испускания света происходят в пределах одного атома или молекулы;

• метастабильная люминесценция — акты возбуждения и испускания света происходят в пределах одного атома или молекулы, но с участием метастабильного состояния;

• рекомбинационная люминесценция — акты возбуждения и испускания света происходят в разных местах.

17 Сверхпроводи́мость — свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (критическая температура).Оно характеризуется также эффектом Мейснера, заключающемся в полном вытеснении магнитного поля из объема сверхпроводника. Существование этого эффекта показывает, что сверхпроводимость не может быть описана просто как идеальная проводимость в классическом понимании.