8. Квантовая физика в современных технологиях: полупроводники.

Все твердые тела по их способности проводить электрический ток делятся на проводники (металлы), диэлектрики (изоляторы) и полупроводники.

• В проводниках валентные (внешние) электроны обобществляются всем объемом материала – являются свободными носителями заряда.

• В диэлектриках электроны связаны каждый со своим атомом.

• В полупроводниках при низких температурах (Т® 0 К) электроны связаны каждый со своим атомом, а уже при комнатных температурах появляются свободные носители заряда.

Зависимость удельного сопротивления полупроводника от температуры

При повышении температуры электроны отрываются от своих атомов. На месте электрона остается вакантное место – дырка.

Основные носители заряда в чистом полупроводнике: электроны и дырки.

Примесные полупроводники

Полупроводник n – типа получается при добавлении в расплав чистого полупроводника примеси, с валентностью больше на единицу.

Основные носители заряда: электроны.

Полупроводник р – типа получается при добавлении в расплав чистого полупроводника примеси, с валентностью меньше на единицу.

Основные носители заряда: дырки.

Применение полупроводников

р-n переход

1. Полупроводниковый диод

   • выпрямители тока

   • светоизлучающие диоды.

2. Транзисторы.

3. Солнечные батареи.

4. Фотоэлементы.

5. Тепловые сопротивления

Полупроводниковые микросхемы имеют плотность более 100 миллионов элементов на 1 см² кристалла.

9. Квантовая физика в современных технологиях: лазеры.

Лазер - устройство, преобразующее различные виды энергии в энергию оптического излучения.

В основе - процесс вынужденного излучения возбужденными атомами или молекулами.

Три вида переходов электрона

Создание инверсной населенности уровней (оптическая накачка)

Использование трех и четырех- уровневых переходов.

Один из уровней – метастабильный, на нем время жизни электрона ~10^-3 вместо ~10^-8с.

Схема работы твердотельного лазера

1 – Непрозрачное зеркало.

2 – Полупрозрачное зеркало.

Фотонная лавина отражается от зеркал (оптический резонатор) и, достигнув большой мощности, выходит через полупрозрачное зеркало.

Применение лазеров

1. Наука

   • спектроскопия

   • фотохимия

   • лазерное намагничивание и охлаждение.

2. Вооружение

   • лазерное оружие

   • лазерный прицел

   • лазерное наведение на цель.

3. Контроль качества микросхем оптическими методами.

4. Медицина.

5. Лазеры в быту

   • проигрыватели

   • указки, голография

   • освещение.

6. Обработка материалов в промышленности.

10 . Неклассические концепции в химии: Тепловой эффект и химическое равновесие реакции.

Н.Н.Семенов, русский ученый, (1896 – 1986 г.) - основоположник физической химии.

Основные параметры химического процесса:

1. Тепловой эффект реакции.

2. Химическое равновесие реакции – состояние, в котором скорости прямой и обратной реакций одинаковы.

3. Скорость протекания реакции – количество вещества, прореагировавшего в единицу времени в единице объема.