3. Характеристики Излучения а. Мощность Излучения ( )

Полная средняя мощность, излучаемая колеблющимся диполем, определяется формулой Лармора (или её модификацией для гармонических колебаний):

• Зависимость от частоты: Мощность излучения резко растёт с увеличением частоты ( ). Именно поэтому для эффективной радиосвязи необходимы высокие частоты.

• Зависимость от момента: Мощность пропорциональна квадрату максимального дипольного момента ( ).

Б. Диаграмма Направленности

Излучение диполя не является изотропным (одинаковым во всех направлениях).

1. Максимум излучения: Интенсивность излучения максимальна в плоскости, перпендикулярной оси диполя.

2. Минимум излучения (нуль): Излучение равно нулю вдоль оси диполя.

В. Поляризация

Излучённая волна является линейно поляризованной. Вектор напряжённости электрического поля лежит в плоскости, содержащей ось диполя и направление наблюдения.

4. Диполь как Антенна

Колеблющийся диполь является идеализированной моделью простейшей передающей антенны — симметричного вибратора (дипольной антенны).

• Открытый контур: Диполь можно рассматривать как разомкнутый (открытый) колебательный контур, который специально предназначен для излучения энергии в окружающее пространство, в отличие от замкнутого LC-контура, предназначенного для её сохранения.

49. Элементы Зонной Теории Твёрдых Тел. Металлы, Диэлектрики и Полупроводники ⚛️

Зонная теория твёрдых тел объясняет электрические свойства материалов (металлов, диэлектриков, полупроводников) на основе различий в энергетическом спектре электронов.

1. Элементы Зонной Теории

В изолированном атоме электроны находятся на дискретных энергетических уровнях. Когда атомы объединяются в твёрдое тело (кристаллическую решётку), их внешние электронные оболочки перекрываются. В результате:

• Расщепление уровней: Каждый дискретный энергетический уровень атома расщепляется на огромное количество тесно расположенных уровней.

• Энергетические зоны: Совокупность этих тесно расположенных уровней образует разрешённую энергетическую зону (или просто зону).

• Запрещённая зона ( ): Между разрешёнными зонами существуют диапазоны энергий, которыми электроны обладать не могут. Это запрещённая зона (или зона непроводящих состояний). Ширина является ключевой характеристикой, определяющей тип материала.

Основные зоны

1. Валентная зона (ВЗ): Самая верхняя разрешённая зона, которая полностью или частично заполнена электронами. Электроны в этой зоне связаны с атомами и не участвуют в проводимости.

2. Зона проводимости (ЗП): Следующая, более высокая разрешённая зона, которая может быть пустой или частично заполненной. Электроны, попавшие в эту зону, становятся свободными и могут проводить электрический ток.

Электрическая проводимость материала определяется тем, насколько легко электроны могут перейти из валентной зоны в зону проводимости.

2. Классификация Твёрдых Тел по Зонной Теории

Энергетическая структура разрешённых и запрещённых зон определяет три основных типа материалов:

А. Металлы (Проводники) 💡

Металлы обладают высокой проводимостью при нормальных условиях.

• Зонная структура:

• Валентная зона и зона проводимости перекрываются.

• Запрещённая зона отсутствует ( ).

• Проводимость: Из-за перекрытия зоны проводимости имеют множество свободных электронов даже при . Для участия в проводимости электронам не нужно преодолевать энергетический барьер.

• Зависимость от температуры: Увеличение температуры приводит к усилению тепловых колебаний решётки , что увеличивает сопротивление (проводимость падает).