Вопрос 1

С каждой движущейся массой вещества связан волновой процесс, а длина волны определяется соотношением

; гдеn– постоянная Планка,m – масса тела,v – скорость движения.

Это соотношения называется «постулат Луи де Бройля»

Электрон может двигаться только по такой орбите, вдоль которой укладывается целое число его волн. Остальные орбиты для электрона запрещены.

В изолированном атоме с одним электроном скорость движения электрона по разрешенной орбите устанавливается такой, при которой центробежная сила уравновешивает силу притяжения «-» электрона к «+» ядру.

Каждой разрешенной орбите соответствует своя скорость и кинетическая энергия электрона.

Двигаясь по разрешенной орбите электрон не расходует энергию.

Электрон может переходить с одной разрешенной орбиты на другую.

Полная энергия электронов называется энергетическим состоянием атомов. Каждой разрешенной орбите соответствует свое энергетическое состояние, которое на диаграмме представляется в виде энергетического уровня.

Электрон-вольт – энергия, которую приобретает электрон, разгоняясь в электрическом поле с разностью потенциалов 1В.

С увеличением номера орбиты абсолютное значение энергии уменьшается, то есть энергетический уровень возрастает (так как энергия связи в атоме отрицательна)

Величину nназывают главным квантовым числом и используют для описания дискретных свойств микромира

Разрешенный энергетический уровень, характеризуемый главным квантовым числом nрасщепляется на ряд близкорасположенных подуровней. Взаимодействие атомов в решетке приводит к тому, что их энергетические уровни расщепляются на большое количество почти слившихся подуровней, образующих энергетические зоны.

Энергетические зоны могут быть разрешенными и запрещенными.

РИСУНОК 2 – расщепление энергетических уровней атомов, связанных в кристаллической решетке

Всегда существует некоторая не равная нулю вероятность того, что энергия электрона совпадает с подуровнем одной из разрешенных энергетических зон. Вероятность пребывания электрона в запрещенной зоне равна нулю.

принцип Паули: На любом энергетическом уровне одновременно может находиться не более двух электронов, отличающихся моментами импульса или спинами.

В силу принципа минимизации энергии системы электроны стремятся занять низшие энергетические уровни, излучив кванты избыточной энергии. В результате электроны не скапливаются на отдельных энерг уровнях, а равномерно заполняют разрешенные энергетические зоны, начиная с нижних. Верхнюю из заполненных энергетических зон принято называть валентной, так как ее электроны способны взаимодействовать с соседними атомами, обеспечивая молекулярные связи. Разрешенные энергетические зоны, располагающиеся ниже валентной, всегда полностью заполнены электронами. Валентная зона может быть заполнена полностью или частично. Все кристаллы с неполностью заполненной валентной зоной являютсяпроводниками электрического тока. Кристаллы, у которых валентная зона заполнена электронами полностью, а в следующей по порядку более высокой энергетической зоне электронов нет, - неэлектропроводник и представляет собойидеальный изолятор.

Проводящие свойства кристалла зависят от ширины запрещенной зоны, разделяющей валентную зону и зону проводимости

а) проводник; б) полупроводник; в) изолятор

1 – зона проводимости; 2 – валентная зона; 3 – запрещенная зона

Сопротивление полупроводников уменьшается с ростом температуры

Если удельное сопротивление

- проводники

- изоляторы

- полупроводники