48.)Квантовая теория теплоёмкости твёрдых тел
Элементы классической теории теплоёмкости.
Теория
Эйнштейна:
излучение можно представить состоящим
из большого числа частиц, каждая из
которых, обладая квантом энергии,
движется в пространстве со скоростью
света в вакууме
м/с.
Теория Дебая: теория, описывающая колебания кристаллической решётки и обусловленные ими термодинамические свойства твёрдого тела.
Фотонный газ – излучение, находящееся в равновесии со стенками полости, в которой оно заключено.
Сверхтекучесть - вещество в особом состоянии (квантовой жидкости), возникающем при понижении температуры к абсолютному нулю (термодинамическая фаза), при котором оно приобретает способность протекать через узкие щели и капилляры без трения.
(Рис1)
49.)Элементы квантовой теории металлов
Ниже
критической температуры наблюдается
сверхпроводимость, т.е.
.
Нет
изменения
нет взаимодействия – перехода на другой
уровень.
Сверхпроводи́мость — свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (критическая температура). Явление сверхпроводимости используется для получения сильных магнитных полей, поскольку при прохождении по сверхпроводнику сильных токов, создающих сильные магнитные поля, отсутствуют тепловые потери. Однако в связи с тем, что магнитное поле разрушает состояние сверхпроводимости, для получения сильных магнитных полей применяются т. н. сверхпроводники II рода, в которых возможно сосуществование сверхпроводимости и магнитного поля. В таких сверхпроводниках магнитное поле вызывает появление тонких нитей нормального металла, пронизывающих образец, каждая из которых несёт квант магнитного потока. Вещество же между нитями остаётся сверхпроводящим. Поскольку в сверхпроводнике II рода нет полного эффекта Мейснера, сверхпроводимость существует до гораздо больших значений магнитного поля Hc2.
В металлах:
Эффект Мейсснера: магнитное поле не проникает сквозь толщу сверхпроводника.
Эффект Джозефсона: протекание сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника.
50.)Зонная теория строения твёрдых тел
Зонная теория твердых тел: квантовомеханическая теория движения электронов в твёрдом теле.
В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию — их энергетический спектр непрерывен. Электроны, принадлежащие изолированным атомам, имеют определённые дискретные значения энергии. В твёрдом теле энергетический спектр электронов существенно иной, он состоит из отдельных разрешённых энергетических зон, разделённых зонами запрещённых энергий.
Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории:
проводники — зона проводимости и валентная зона перекрываются, образуя одну зону, называемую зоной проводимости, таким образом, электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию. Таким образом, при приложении к твердому телу разности потенциалов, электроны смогут свободно двигаться из точки с меньшим потенциалом в точку с большим, образуя электрический ток. К проводникам относят все металлы.
диэлектрики — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет более 3.5 эВ. Таким образом, для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия, поэтому диэлектрики ток практически не проводят.
полупроводники — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет менее 3.5 эВ. Для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому чистые (собственные, нелегированные) полупроводники слабо пропускают ток.
Рис1