103

Міністерство освіти і науки україни Запорізький національний технічний університет лекції з фізики

ФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА

ЯДЕРНА ФІЗИКА

Для студентів інженерно-технічних спеціальностей

денної форми навчання

ЗАПОРІЖЖЯ

2008

Лекції з фізики. Фізика твердого тіла. Ядерна фізика. Для студентів інженерно-технічних спеціальностей денної форми навчання./Укладач: В.К.Манько.-Запоріжжя: ЗНТУ, 2008.-103 с.

Укладач:

доцент кафедри фізики В.К.Манько

Рецензент:

завідувач кафедри фізики ЗНТУ доцент В.Г.Корніч

Затверджено

на засіданні кафедри

фізики Протокол № 2 від 16 листопада 2007 р.

Затверджено

Вченою радою електротехнічного факультету.

Протокол № 4 від 10 грудня 2007 р.

ЗМІСТ

1 Сили зв’язку в твердих тілах. Дефекти кристалів 6

1. Сили Ван-дер-Ваальса 6

2. Іонний зв’язок 6

3. Ковалентний зв’язок 8

4. Металевий зв’язок 10

5. Водневий зв’язок 10

6. Сили відштовхування 11

7. Типи кристалів та їх дефекти 11

1. Елементи фізичної статистики 16

   1. Хімічний потенціал. Ферміями і бозони. Невироджені і

вироджені системи частинок. Поняття про функцію

розподілу 16

2. Фазовий простір мікрочастинок та його квантування.

Густина квантових станів 18

2. Функція розподілу для невироджених систем

(функція Максвелла-Больцмана) 20

2. Функція розподілу для вироджених систем

(функція Фермі-Дірака) 22

2. Правило статистичного усереднення 24

3. Теплові властивості твердих тіл 26

1. Класична теорія теплопровідності твердих тіл. Закон

Дюлонга і Пті. Протиріччя класичної теорії

теплоємності твердих тіл 26

2. Нормальні коливання кристалічної гратки.

Спектр цих коливань. Поняття про фонони.

Фононна модель твердих тіл 27

3. Дебаєвська теорія теплоємності твердих тіл. 29

4. Теплоємність електронного газу 31

5. Теплове розширення твердих тіл 32

6. Теплопровідність кристалічної гратки 35

7. Теплопровідність електронного газу (металів) 36

4. Елементи зонної теорії твердих тіл 38

1. Узагальнення електронів у кристалі. Утворення

енергетичних зон 38

2. Поняття про зони Бріллюена 40

3. Ефективна маса електронів. Поняття про дірки…………...42

4. Заповнення зон електронами. Провідники, діелектрики,

напівпровідники 44

4. Електропровідність твердих тіл 46

   1. Дрейф носіїв струму в електричному полі. Рухливість

носіїв струму. Питома електропровідність 46

2. Залежність рухливості носіїв заряду від температури 48

3. Електропровідність чистих металів і сплавів.

Температурний коефіцієнт опору 50

2. Поняття про надпровідність 51

3. Залежність концентрації вільних носіїв заряду

в напівпровідниках від положення рівня Фермі 54

2. Положення рівня Фермі і концентрація вільних носіїв

заряду у власних напівпровідниках.

Електропровідність власних напівпровідників .56

2. Положення рівня Фермі і концентрація вільних носіїв

заряду в домішкових напівпровідниках.

Електропровідність домішкових напівпровідників

при низьких температурах 57

2. Залежність положення рівня Фермі в домішкових

напівпровідниках від температури. Температура

виснаження домішки. Перехід до власної

електропровідності 59

5. Нерівноважні явища в напівпровідниках 62

1. Нерівноважні носії заряду в напівпровідниках 62

2. Власна та домішкова фотопровідність 64

3. Поглинання світла речовиною. Кінетика фотопровідності 66

4. Люмінесценція 69

5. Ефект Холла та його застосування 70

6. Контактні явища 73

   1. Контакт двох металів. Товщина контактного шару 73

   2. Контакт метал-напівпровідник і його випрямляючі

властивості. Омічний контакт 75

1. Контакт двох напівпровідників з різним типом провідності. р-n- перехід і його випрямляючі властивості 78

   1. Запираюче (зворотне) ввімкнення контакту 80

2. Пряме ввімкнення контакту. Пробій p-n-переходів.........80

4. Способи одержання р-n-переходів………………………….82

5. Принцип роботи біполярного транзистора………………….83

7. Магнітні властивості твердих тіл 85

1. Магнітне поле в магнетиках. Діа- пара- і

феромагнетики та їх властивості 85

2. Магнітні властивості атомів. Гіромагнітні відношення 88

3. Природа діамагнетизму 90

4. Природа парамагнетизму. Парамагнетизм

електронного газу 91

3. Гіромагнітні досліди. Природа феромагнетизму. Домени.

Антиферомагнетики. Ферити 92

8. Елементи ядерної фізики 95

1. Склад і характеристики атомних ядер 95

2. Природа ядерних сил 96

3. Енергія зв’язку атомних ядер 99

4. Радіоактивність. Ядерні перетворення.

Правило зміщення 100

5. Закон радіоактивного розпаду 102