42 Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории.
Все вещ-ва делятся на 2 класса: проводники и изоляторы (диэл-ки). Проводники - это вещ-ва, проводящие эл. ток. Изоляторыми или диэл-ками называют вещества, которые плохо проводят или совсем не поводят ток. Промежуточное положение между металлами и диэл-ками занимают полупроводники. П/п - это вещ-ва, которые в обычных условиях являются изоляторами, а в определённых условиях становятся плохими проводниками.
Объясним явление проводимости с точки зрения зонной теории. Для объяснения используется величина или ширина запретной зоны и степень заполнения внешней, валентной зоны вещества. Представим схематически энергетические зоны для различных веществ. На схемах энергетич. зон не принято изображать внутренние полностью заполненные зоны. Это зоны, возникающие из близких к ядру элнктронных оболочек. На схемах изображают только валентные зоны и зоны, возникшие из возбуждённых уровней энергий.
Схема а характеризуется не полностью заполненными валентными зонами. Если к такому металлу приложить напряжение, эл-ны могут перейти на более высокие уровни в этой же зоне. Своб. зона всегда остаётся свободной. Тип а как правило представляет кристаллы с одноатомными металлами. Тип б - это металлы, у которых свободная зона и валентная зона перекрываются. Валентная зона у таких металлов заполнена полностью. За счёт перекрытия дно своб. зоны захватывает часть уровней валентной зоны. При приложении эл. поля эелктроны из валентной зоны переходят в сыободную. Перемещение носителей тока происходит в свободной зоне. За счёт перекрытия исчезает запрещённая зона. Тип б называют металлами с гибридной зоной.
Свободных вакансий в валентной зоне у диэлектриков нет. В полностью заполненной зоне электроны под действием эл. поля перемещаться не могут. Запрещённая зона - широкая, электроны её преодалеть не могут. E - велико. Полупроводники - это те же диэлектрики, но с очень узкой запрещёной зоной. При приложении электрического поля электроны могут переходить из запрещённой зоны в свободную.
E < 3 эВ - полупроводники
E 3 эВ - диэлектрики
~104 Ом1·см1 -металлы
<1010 Ом1·см1 -диэлектрики
1010104 Ом1·см1 -полупроводники
47 Состав ядер. Нуклоны.
Опытами Резерфорда было показано, что в центне атома располагается заряженное массивное ядро. Размер атома ~2r1~1010м. Размеры ядер~1015м (1 Ферми). В физике долго существовала протонно-электронная модель, которая предполагала что ядро состоит из протонов и электронов. Эту модель отбросили и в 1932 г. была принята протонно-нейтронная модель. Согласно ей, ядро состоит из двух видов ядерных частиц: протонов и нейтронов. Протон - это частица с зарядом электрона, но со знаком “+”. mp=1,6726·10 кг. Нейтрон электрически нейтрален. mn=1,6749·10 кг. Вместе протоны и нейтроны называют нуклонами. Протоны и нейтроны обладают спинами.
и для протона и для
нейтрона.
Протоны и нейтроны являются фермионами. имеют место магнитные спиновые моменты.
- ядерный магнетон.