Электроны в твердых телахМожно рассчитать величину энергетического уровня для каждого положения электрона в изолированном атоме» В ряде случаев определены энергетические уровни для комбинации из двух или трех атомов. Однако для твердого тела, состоящего из очень большого числа атомов и молекул, практически невозможно вычислить действительные значения энергетических уровней вследствие многочисленности последних. Электрон в твердом теле оказывается под влиянием всех близлежащих ядер и электронов, поэтому величина его энергетического уровня неопределенна. Некоторые из этих уровней настолько близки друг другу, что возможно существование нескольких различных положений с практически одинаковой энергией. С учетом этого удобно рассматривать не отдельные уровни, а энергетические зоны, состоящие из множества уровней с близкими значениями энергий. Хотя такие зоны образованы из разрешенных уровней, однако переходы электронов, от уровня к уровню в пределах зоны подчинены законам квантовых чисел. Энергетические уровни, расположенные за пределами зоны, то есть в области неразрешенных уровней, недоступны электрону. Движение электронов в пределах зоны совершается только за счет приобретения или потерь энергии. Позже мы рассмотрим, как это происходит. В частности, электроны приобретают энергию при взаимодействии с другими электронами или ионами, совершающими колебания относительно своих положений в регулярной структуре твердого тела. Тем не менее электрон не может свободно перемещаться от уровня к уровню, так как два электрона не могут одновременно занимать один и тот же уровень. Более глубоко это положение сформулировано в так называемом принципе Паули (1925). Сущность этого принципа, разработанного в рамках квантовой механики, заключается в следующем: если бы два электрона находились точно в одном и том же состоянии, их нельзя было бы различить. Тогда при некоторых обстоятельствах они могли бы оказаться одной и той же частицей, имеющей двойную массу и заряд электрона, что исключается.Исходя из представления об энергетических зонах, можно проанализировать определенные свойства веществ. Нам особенно важно уяснить, почему они обладают различной способностью проводить электричество, то есть различной подвижностью электронов. Рассмотрим две наивысшие энергетические зоны для трех различных твердых тел. Эти зоны называются валентной зоной и зоной проводимости в зависимости от степени заполненности электронами их энергетических уровней. Между наивысшим уровнем нижней зоны и низшим уровнем вышележащей зоны расположена так называемая запрещенная зона. В ней энергетические уровни отсутствуют и электроны не могут иметь такой энергии, которая соответствовала бы этим уровням. Ширина запрещенной зоны для разных материалов различна. Обратите внимание: предприятия, занимающиеся производством целлюлозно-бумажных изделий, в том числе гофрокартона , а так же химчистки, гостиницы, пивоваренные предприятия и другие компании широко используют парогенераторы - высококачественное автоматическое оборудование, оснащенное приборами безопасности. |
||
