42. Распределение электронов по квантовым состояниям в кристалле. Проводники и диэлектрики.

Электрические заряды могут перемещаться. Вещества, в которых электрические заряды могут свободно перемещаться, называются проводниками. Хорошими проводниками являются все металлы (проводники I рода), водные растворы солей и кислот – электролиты (проводники II рода), а также раскалённые газы и другие вещества. Тело человека также является проводником. Проводники обладают высокой электропроводностью, то есть хорошо проводят электрический ток.

Вещества, в которых электрические заряды не могут свободно перемещаться, называются диэлектриками. Эти вещества также называют изоляторами. Электропроводность диэлектриков очень мала по сравнению с металлами. Хорошими изоляторами являются фарфор, стекло, янтарь, эбонит, резина, шёлк, газы при комнатных температурах и другие вещества.

Проводники и диэлектрики играют огромную роль в современном применении электричества.

43. Полупроводники. Электроны и дырки в полупроводниках.

Полупроводники — материалы, по своей удельной проводимости занимающие промежуточное место между проводниками и диэлектриками, и отличающиеся от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводников является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.

44. Собственная проводимость полупроводника и её зависимость от температуры.

По значению удельного электрического сопротивления полупроводники занимают промежуточное место между хорошими проводниками и диэлектриками. У полупроводников с понижением температуры сопротивление возрастает и вблизи абсолютного нуля они практически становятся изоляторами. Это показывает, что у полупроводников концентрация носителей свободного заряда не остается постоянной, а увеличивается с ростом температуры. Механизм электрического тока в полупроводниках нельзя объяснить в рамках модели газа свободных электронов.

Если полупроводник помещается в электрическое поле, то в упорядоченное движение вовлекаются не только свободные электроны, но и дырки, которые ведут себя как положительно заряженные частицы. Поэтому ток I в полупроводнике складывается из электронного In и дырочного Ip токов: I = In + Ip.

Концентрация электронов проводимости в полупроводнике равна концентрации дырок: nn = np. Электронно-дырочный механизм проводимости проявляется только у чистых (т. е. без примесей) полупроводников. Он называется собственной электрической проводимостью полупроводников.

45. Примесная проводимость полупроводника. Электронная и дырочная проводимость.

46. Внутренний фотоэффект.

Внутренний фотоэффект — это эффект ионизации полупроводника под действием света, приводящий к образованию добавочных неравновесных носителей заряда. Добавочную проводимость, обусловленную внутренним фотоэффектом, называют фотопроводимостью.

При внутреннем фотоэффекте первичным процессом является поглощение фотона с энергией, достаточной для возбуждения электрона в зону проводимости (переходы 1 и 2 ) или на локальные уровни энергии (переход 3 ), расположенные в запрещённой зоне полупроводника. Переход 1 приводит к образованию пары электрон – дырка, тогда как в результате переходов 2 и 3 образуются носители только одного знака.

47. Сверхпроводимость. Природа сверхпроводимости.

48. Строение ядра. Ядерные силы.

Между ядерными частицами — протонами и нейтронами, их называют нуклонами — действуют особые силы, называемые ядерными силами. Это самые мощные силы из всех существующих в природе. Другая важная особенность ядерных сил — их коротко- действие. Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Эти частицы удерживаются в ядре ядерными силами.

49. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

(Экспонента — показательная функция)

50. Энергия связи ядра. Ядерные реакции.

Нуклоны связаны в ядра благодаря ядерным силам, которые значительно превосходят силы электростатического отталкивания, действующие между протонами. Для расщепления ядра необходимо преодолеть эти силы, т. е. затратить энергию. Соединение нуклонов с образованием ядра, напротив, сопровождается высвобождением энергии, которую называют энергией связи ядра Eсв.

Взаимосвязь энергии связи ядра и дефекта массы вытекает из соотношения Эйнштейна между энергией и массой E = m

У различных ядер она имеет разное значение.

Ядерной реакцией называется процесс образования новых ядер и частиц при столкновениях частиц и ядер. Если после столкновения сохраняются исходные ядра и частицы и не рождаются новые, то процесс называется рассеянием.

Реакции, вызываемые не очень быстрыми частицами, протекают в два этапа. На первом этапе частицы, приблизившиеся к ядру, захватываются им, образуя промежуточное ядро – компаунд-ядро. Энергия, привнесенная частицей, перераспределяется между нуклонами, и ядро оказывается в возбужденном состоянии. На втором этапе ядро испускает частицу . .

Реакции, вызываемые быстрыми нуклонами, происходят без образования промежуточного ядра – это прямые ядерные взаимодействия.

Реакции делятся:

• по роду участвующих в ядерных реакциях частиц.

• По энергии участвующих частиц (холодные, горячие)

• По роду ядер, участвующих в реакции (легкие, средние, тяжелые)

• По характеру продуктов, получаемых в результате реакции (элементарные частицы, протоны, нейтроны)