Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Tekst_lekcij_8_s

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.08.2026
Размер:
1 Мб
Скачать

Для двухвалентного металла: 2N электронов занимают все 2N состояний в первой зоне. Если вторая зона отщеплена, то электрическое . поле не позволяет переводить электроны на свободные уровни (нет свободных состояний) – диэлектрик.

Если вторая зона расположена выше первой на расстояние порядка кТ, то некоторые электроны могут перескочить и двигаться в разрешенной второй зоне. В свою очередь в первой остались дырки, и там (оставшиеся) электроны тоже имеют не занятые места для

“перескоков” полупроводник с комбинированной проводимостью.

Если за некоторое время в диэлектрике один электрон накопит достаточно энергии от внешнего поля, чтобы перепрыгнуть вверх, возникает пробой диэлектрика; ток возрастает лавинообразно(следующие электроны занимают места перескочивших и сами перескакивают).

В структуре с чередующимися энергетическими зонами нечетно-валентные металлы всегда будут проводниками, четно-валентные – диэлектриками;

При T 0;

E1 E2

Четно-валентный металл может быть проводником ,только если зоны перекрываются.

Собственные полупроводники: чистые диэлектрики при T 0, полупроводник – при конечном T .

По типу заполнения зон можно определить структуру и свойства вещества. Таким образом, для любого электрона в поле кристаллической решетки имеется только одно состояние, определяемое квазиволновым вектором q и номером энергетической зоны n .

Лекция 9.

Операторы координаты и скорости зонного электрона. Внутризонные и межзонные вклады. Групповая и фазовая скорости электронов.

k

eikr k

Как перемещается электрон внутри объема?

Хотим построить функцию, которая будет “привязана” к построенному положению электрона вблизи определенной точки. Среди собственных функций такой функции нет. Волновой пакет:

 

r

 

an q

qn r

,

 

r

отлична от нуля при

0

 

r

 

a

 

nq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Какие коэффициенты an существуют и что с ними происходит?

Хотим определить, как эта функция перемещается внутри кристалла.

Вводим оператор координаты:

 

 

r

 

r

 

a

q r r

-

какое – то новое состояние.

 

 

 

n

qn

 

 

 

 

 

 

nq

 

 

 

 

Если представим эту функцию как новую суперпозицию блоховских функций, получим новую функцию , следовательно, проследим за изменением r в пространстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iqr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iqr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

qn r

 

re Uqn r

 

 

 

i

 

 

 

 

Uqn r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

iqr

 

 

 

e

iqr

Uqn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

Uqn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iqr Uqn

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

 

an q i

 

 

qn e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

qn

 

 

n

 

 

iqr Uqn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dqa

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dqa

 

 

q e

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

*

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интеграл берется по первой ячейке обратной решетки.

 

 

 

 

Uqn

 

 

 

 

 

a

q

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dq

n

 

 

dqan

 

dq

 

 

 

 

 

 

 

 

an q qn

 

qn

 

 

 

 

 

q

qn

 

 

q

 

 

 

 

q

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dq

 

 

a

 

q

 

в силу теоремы Остроградского преобразуется к

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

an

q

qndS

 

 

 

 

поверхностному интегралу

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

dS

 

 

x

 

dS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G ,то есть период всех функций, зависящих от q . Значения в этих точках

совпадают, а dS отличается знаком , следовательно, поверхностный интеграл из – за периодичности равен нулю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an q

 

 

 

q

 

 

 

 

*

 

 

 

 

i

 

 

ia

eiqr

qn

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

n

q

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В первом слагаемом уже есть линейная комбинация блоховских функций. Блоховские функции, являясь собственными функциями эрмитового оператора, удовлетворяют условию ортонормированности;

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dr

 

n1n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q1n1

 

 

q2n2

 

q1q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

n n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

drUqn Uqn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uqn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

Uqn

 

 

 

 

 

 

 

 

fmn q Uqm

;

fmn q

drUqm

 

 

 

;

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

iqr

 

mn

 

 

 

 

 

iqr

 

 

 

 

nm

 

m

 

 

q

e

 

 

f

 

qm

 

ie U

qn

f

q

q

 

 

ia

 

 

 

 

 

q U

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* так как. это суммы по одному и тому же набору индексов, поменяем m n

 

 

 

 

 

 

an q

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

i

 

if

nm

q

 

m

q

 

qn

 

 

 

 

q

 

a

 

 

 

 

 

 

n

q

 

m

 

 

 

 

 

 

 

В результате мы построили для функции r r разложение по собственным функциям

с новыми коэффициентами.

r r r qnan q qn

qn

Оператор координаты в пространстве q,n :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r q,n i

 

q

 

; q

an q

i fnm q

am q

.

 

q

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, оператор перебирает все m . Индексы n,m - номера собственных

состояний En,Em .

 

 

 

 

 

 

q

- внутризонное действие;

q - межзонное взаимодействие.

 

 

Мы получили ответ на вопрос, как перемещается волновой пакет при заданном наборе собственных функций.

Найдем теперь оператор скорости.

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

r

 

H

,r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En

q1 q

q n n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1 2

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q n

|V|qn

 

 

 

q n

|H|q n q n

|r|qn

 

 

 

 

1 1

 

 

 

 

q

n

1 1

 

2 2

 

2 2

(**)

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q1n1|r|q2n2 q2n2

|H|qn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En q q

q n n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

qn| - его

Матричный элемент H всегда диагональный (блоховские функции

собственные).

 

 

i

 

n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1 1

 

 

1 1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

(**)

 

 

E

 

q

 

 

q n |r|qn

q n |rE

 

q

|qn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rE

q

i

 

q E

q i

 

 

 

En q

 

q

E

q

n

 

 

 

 

q

 

n

 

 

q

 

 

 

q

 

 

 

n

 

В результате получаем,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

En q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q1n1|V

|qn

 

 

 

En q1

 

q1n1|r|qn i

 

 

 

q1n1|qn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En q q1n1|r|qn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

E

q

 

 

q n n En1

 

 

 

i

 

 

 

 

 

n

 

q

q

En q

 

q1n1|r

|qn

 

 

 

 

 

 

q

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первое слагаемое -внутризонный вклад , второе - межзонный вклад (в силу разности

 

En

En ). Если n1

и n совпадают, то

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 En q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vn q

q1n1|V

|qn

 

 

 

 

-

получили групповую скорость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(перемещение центра тяжести пакета).

 

 

Изменение квантовых чисел:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E q , q 0

 

p q const

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p q

 

 

 

H, q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Квазиимпульс

 

 

 

в собственном представлении

 

 

Так определенная величина

p на самом деле не является импульсом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( если этот матричный элемент окажется

 

p i qn|p|qn

 

 

 

равным q , это будет импульс)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

dr eiqrUqn*

 

 

 

eiqrUqn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

i q G r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

G

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

G r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

q

G

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

G i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G1

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i q G r

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

i q G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

e

 

 

 

1

 

 

 

 

q G

 

q

 

e

 

*

 

dr C

 

 

 

q G

 

 

 

 

 

 

 

C

G

 

 

 

 

G1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

r i q

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

q G

G r

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

1

q G

dre

 

 

 

1

e

 

 

 

 

 

 

q G C

 

 

q G

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G G1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G1G

 

 

 

 

(Объем не надо писать, так как исходная функция нормирована на единицу.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

2

 

 

 

 

q

G

C

q

G

 

 

q

!

p

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, величина p q - не импульс; p - квазиимпульс.

Если q попало в первую ячейку, то q 0, ничего не происходит.

Лекция 10.

Движение электронов во внешнем электрическом поле. Уравнение движения для квазиимпульса. Ускорение. Тензор эффективных масс. Блоховские осцилляции. Возможность создания полупроводниковых диодов – генераторов.

Теперь рассмотрим, как электрон и кристалл реагирует на наличие внешнего электрического поля:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

H H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

e r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

q

 

 

H

H , q

 

 

H, q

 

 

 

 

e r, q

 

 

 

 

 

r , q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

i

 

 

q , q

 

e

 

i

 

 

q

, q

 

q

, q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Второе слагаемое

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

, q

 

= 0 , так как по определению действует на

 

 

 

n (перепутывает).)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e i

 

 

 

q

q

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

q

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q e ;q

p q e e e

ex x ey y ez z

Рассмотрим величину, соответствующую ускорению:

wn q

Vn q

 

d

1

 

En q

1

 

 

d

En q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

q

 

 

 

q dt

 

 

 

 

1

 

 

E

 

q

 

 

 

 

1 2E

 

q 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

q

 

n

e

 

 

 

 

1

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

q

 

 

 

 

q q

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wn q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

Vn q , тензорный коэффициент имеет размерность

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

mn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

массу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

En q

 

 

- тензор эффективных масс (название – из –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

q q

 

m*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

за размерности);

Пусть

1 q q0 En q0 Enmin ,

тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2E

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E q

 

q0

Emin

0

 

 

 

 

n

 

0

 

q q0

 

q q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По , идет сумма.

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Emax

 

 

 

 

 

 

En q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Emin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-симметричный тензор , следовательно, может быть приведен к

 

q q

диагональному виду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

x

x

2

 

 

q

y

 

 

y

2

 

q

z

z

2

 

 

 

Emin

2

 

 

q0

 

 

 

q0

 

 

q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mn*,x

 

 

 

mn*, y

 

 

 

mn*,z

 

 

 

 

 

n

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2E

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

0

 

 

 

 

0!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mn*,

 

 

 

2

 

 

q0 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мы получили представление о функциональном поведении E q вблизи минимума.

 

1

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

2E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q q0

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

q

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

... 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

q q

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

q

 

m..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 q

q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

m*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ускорение

 

 

wn q

 

 

 

e

 

 

0 !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mn*,

mn*,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 q q0 En q0 Enmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Emax

qx q 0x

 

 

 

 

qy

q 0y

 

 

qz q 0z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

q q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

*

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mn

,x

 

 

 

 

 

 

 

mn, y

 

 

 

 

 

 

mn,z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En q0

 

;

 

теперь, с учетом знака минус в предыдущей формуле

 

 

 

 

 

 

mn*,

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wn q

q0

 

 

 

 

0 !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

mn,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mn,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Понятие эффективной массы можно ввести только вблизи экстремумов (в силу разложения). Иначе в точке, где вторая производная переходит через ноль, эффективная

масса m* обращалась бы в бесконечность.

Электрон находится под воздействием двух полей – поля решетки и внешнего однородного постоянного поля .

Знание En q и есть знание воздействия поля решетки.

Вблизи минимума зоны электрон “почти” свободный (воздействие поля решетки сведено к минимуму), и он ускоряется внешним полем.

Затем поле решетки “притормаживает” внешнее поле, и кривизна из положительной переходит в отрицательную!

q энергия

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q e e 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q t e t q 0

 

 

;

 

 

q только растет со временем, q 0 0 - в минимальном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

положении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- против оси, чтобы учесть знак заряда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

t 1

 

q t1

 

 

t 1

 

q t1

 

 

x t V t1 dt1

 

 

 

 

 

 

 

dt1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q t1

 

 

1

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете Физика конденсированного состояния