Элементы физики твердого тела

Июль 24, 2022

Главная
Физика
Элементы физики твердого тела

Содержание

2. 1. Кристаллическое состояние Твердые тела АМОРФНЫЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ Атомы расположены беспорядочно Атомы образуют кристаллическую решетку КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА
3. 2. Колебания кристаллической решетки. Фононы Колебание кристаллической решетки – основной вид движения твердого тела Амплитуда колебаний
4. 2. Колебания кристаллической решетки. Фононы а – период кристаллической решетки 1 – акустическая ветвь 2 –
5. 2. Колебания кристаллической решетки. Фононы Звуковые волны в твердом теле квантуются Фонон – квант звуковых волн
6. Колебания кристаллической решетки. Фононы С помощью фононов объясняется зависимость теплоемкости твердых тел от температуры Внутренняя энергия
7. Колебания кристаллической решетки. Фононы Теплоемкость Формула Эйнштейна
8. Колебания кристаллической решетки. Фононы Теплоемкость Формула Эйнштейна
9. 2. Колебания кристаллической решетки. Фононы
10. 3. Квантовая теория электронов В металле электроны движутся между ионами кристаллической решетки Движение описывается уравнением Шредингера
11. 3. Квантовая теория электронов Импульс электрона Энергия электрона или
12. 3. Квантовая теория электронов Движение электрона ограничено объемом металла, поэтому пси – функция на границе должна
13. 3. Квантовая теория электронов Одной и той же энергии могут соответствовать разные комбинация квантовых чисел –
14. 3. Квантовая теория электронов Чем больше энергия, тем больше комбинаций квантовых чисел
15. 3. Квантовая теория электронов Плотность числа состояний Заполнение энергетических уровней Электроны стремятся занять состояния с наименьшей
16. 3. Квантовая теория электронов При абсолютной температуре равной нулю (отсутствие хаотического движения) электроны займут все состояния
17. 3. Квантовая теория электронов
19. Скачать презентацию

Слайд 2

1. Кристаллическое состояние
Твердые тела
АМОРФНЫЕ
КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ
Атомы расположены беспорядочно
Атомы образуют кристаллическую решетку
КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА

ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ ОПРЕДЕЛЕННЫМ ТИПОМ СИММЕТРИИ

Типы кристаллов:

Ионные кристаллы NaCl
Атомные кристаллы (в узлах находятся нейтральные атомы, связанные ковалентной связью)
Металлические кристаллы (в узлах - ионы, между ними - свободные электроны)
Молекулярные кристаллы (в узлах - молекулы, взаимодействие между ними – Ван-дер-Ваальсовское)

Слайд 3

2. Колебания кристаллической решетки. Фононы
Колебание кристаллической
решетки –
основной вид

движения твердого тела

Амплитуда колебаний зависит от температуры

Колебания происходят в виде упругих волн

Слайд 4

2. Колебания кристаллической решетки. Фононы

а – период кристаллической решетки
1 –

акустическая ветвь

2 – оптическая ветвь

Слайд 5

2. Колебания кристаллической решетки. Фононы
Звуковые волны в твердом теле квантуются

Фонон – квант звуковых волн

Энергия фонона

Фононы в твердом теле
наблюдались
в опытах по рассеянию
частиц на фононах

Импульс фонона

Слайд 6

Колебания кристаллической решетки. Фононы
С помощью фононов объясняется зависимость теплоемкости твердых

тел от температуры

Внутренняя энергия газа

Внутренняя энергия кристалла

Формула Эйнштейна

Слайд 7

Колебания кристаллической решетки. Фононы
Теплоемкость

Формула Эйнштейна

Слайд 8

Колебания кристаллической решетки. Фононы
Теплоемкость

Формула Эйнштейна

Слайд 9

2. Колебания кристаллической решетки. Фононы

Слайд 10

3. Квантовая теория электронов
В металле электроны движутся между ионами кристаллической

решетки

Движение описывается уравнением Шредингера

Взаимодействием с ионами кристаллической решетки пренебрегаем

Слайд 11

3. Квантовая теория электронов
Импульс электрона
Энергия электрона

или

Слайд 12

3. Квантовая теория электронов
Движение электрона ограничено объемом металла, поэтому пси

– функция на границе должна быть равна нулю

Квантование импульса частицы

Квантование энергии частицы

Состояние электрона определяется тремя квантовыми числами и спином

Слайд 13

3. Квантовая теория электронов
Одной и той же энергии могут соответствовать

разные комбинация квантовых чисел – уровни энергии вырождены

Первому уровню энергии соответствует 12 вариантов

Слайд 14

3. Квантовая теория электронов
Чем больше энергия, тем больше комбинаций квантовых

чисел

Слайд 15

3. Квантовая теория электронов
Плотность числа состояний
Заполнение энергетических уровней

Электроны стремятся занять

состояния с наименьшей энергией, но в силу принципа запрета Паули: в одном состоянии может находиться только один электрон.

Слайд 16

3. Квантовая теория электронов
При абсолютной температуре равной нулю (отсутствие хаотического

движения) электроны займут все состояния до некоторой энергии – энергии Ферми

Для МЕТАЛЛОВ

Для электронов

При абсолютном нуле средняя энергия электронов соответствует температуре 30000К.
Электроны заполняют все состояния до энергии Ферми

Слайд 17

3. Квантовая теория электронов