Skip to main content

# 9: Fizikia ya suala la kufupishwa

$$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$$ $$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$$$$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$ $$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$$ $$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$$ $$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$$ $$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$$ $$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$$ $$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$$ $$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$ $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$ $$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$$ $$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$$ $$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$$ $$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$$ $$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$$ $$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$$ $$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$$$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$$

Katika sura hii, tunachunguza matumizi ya mechanics ya quantum kwa mifumo ngumu zaidi, kama vile molekuli, metali, semiconductors, na superconductors. Tunaangalia na kuendeleza dhana za sura zilizopita, ikiwa ni pamoja na kazi za wimbi, orbitals, na majimbo ya quantum. Pia tunaanzisha dhana nyingi mpya, ikiwa ni pamoja na kuunganisha covalent, viwango vya nishati ya mzunguko, nishati ya Fermi, bendi za nishati, doping, na jozi za Cooper.

• 9.1: Utangulizi wa Fizikia ya Matukio yaliyotumiwa
Kwa karne nyingi, yabisi ya fuwele yamependekezwa kwa uzuri wao, ikiwa ni pamoja na vito kama almasi na emerald, pamoja na fuwele za kijiolojia za quartz na ores za metali. Lakini miundo ya fuwele ya semiconductors kama vile silicon pia imefanya iwezekanavyo sekta ya umeme ya leo. Katika sura hii, tunajifunza jinsi miundo ya solidi huwapa mali kutoka kwa nguvu na uwazi kwa conductivity ya umeme.
• 9.2: Aina ya vifungo vya Masi
Molekuli huunda na aina mbili kuu za vifungo: dhamana ya ionic na dhamana ya covalent. Dhamana ya ionic huhamisha elektroni kutoka kwa atomi moja hadi nyingine, na dhamana ya covalent inashiriki elektroni. Mabadiliko ya nishati yanayohusiana na kuunganisha ionic inategemea michakato mitatu kuu: ionization ya elektroni kutoka atomi moja, kukubalika kwa elektroni kwa atomi ya pili, na kivutio cha Coulomb cha ions zinazosababisha. Vifungo vyema vinahusisha kazi za wimbi la nafasi.
• 9.3: Masi Spectra
Molekuli zina nishati ya vibrational na ya mzunguko. Tofauti za nishati kati ya ngazi za nishati za vibrational zilizo karibu ni kubwa kuliko zile kati ya viwango vya nishati ya mzunguko. Kugawanyika kati ya kilele katika wigo wa ngozi ni inversely kuhusiana na wakati wa inertia. Mabadiliko kati ya viwango vya nishati ya vibrational na mzunguko hufuata sheria za uteuzi.
• 9.4: Kuunganisha katika Vyombo vya fuwele
Miundo ya kufunga ya chumvi za kawaida za ionic ni pamoja na FCC na BCC. Uzito wa kioo ni inversely kuhusiana na mara kwa mara ya usawa. Nishati ya kujitenga ya chumvi ni kubwa wakati umbali wa mgawanyo wa usawa ni mdogo. Msongamano na radii ya usawa kwa chumvi za kawaida (FCC) ni karibu sawa.
• 9.5: Mfano wa Electron wa bure wa Metali
Vyuma hufanya umeme, na umeme hujumuisha idadi kubwa ya kugongana kwa nasibu na takriban elektroni huru. Mataifa ya nishati ya kuruhusiwa ya elektroni yanathibitishwa. Quantization hii inaonekana kwa namna ya nguvu kubwa za elektroni, hata$$T = 0 \space K$$. Nguvu za kuruhusiwa za elektroni za bure katika chuma hutegemea wingi wa elektroni na wiani wa namba ya elektroni ya chuma.
• 9.6: Band Nadharia ya Yabisi
Viwango vya nishati vya elektroni katika kioo vinaweza kuamua kwa kutatua equation ya Schrödinger kwa uwezo wa mara kwa mara na kwa kusoma mabadiliko kwa muundo wa nishati ya elektroni kama atomi zinavyosukumwa pamoja kutoka umbali. Mfumo wa nishati wa kioo una sifa ya bendi za nishati zinazoendelea na mapungufu ya nishati. Uwezo wa imara kufanya umeme hutegemea muundo wa nishati wa imara
• 9.7: Semiconductors na Doping
Mfumo wa nishati wa semiconductor unaweza kubadilishwa kwa kubadili aina moja ya atomi na mwingine (doping). Semiconductor n-aina doping inajenga na kujaza ngazi mpya ya nishati tu chini ya bendi upitishaji. Doping ya aina ya semiconductor inajenga ngazi mpya za nishati tu juu ya bendi ya valence. Athari ya Hall inaweza kutumika kuamua malipo, kasi ya drift, na wiani wa idadi ya carrier wa semiconductor.
• 9.8: Vifaa vya Semiconductor
Diode huzalishwa na makutano ya n-p. Diode inaruhusu sasa kuhamia katika mwelekeo mmoja tu. Katika usanidi wa mbele wa diode, sasa huongezeka kwa kiasi kikubwa na voltage. Transistor huzalishwa na makutano ya n-p-n. Transistor ni valve ya umeme inayodhibiti sasa katika mzunguko. Transistor ni sehemu muhimu katika amplifiers za sauti, kompyuta, na vifaa vingine vingi.
• 9.9: Superconductivity
Superconductor ina sifa mbili: uendeshaji wa elektroni na upinzani wa umeme wa sifuri na kupindua mistari ya magnetic shamba. Joto la chini linahitajika kwa superconductivity kutokea. Sehemu kali ya magnetic huharibu superconductivity Superconductivity inaweza kuelezea kwa suala la jozi za Cooper.
• 9.A: Fizikia ya Matukio ya Fizikia (Majibu)
• 9.E: Fizikia ya Matukio ya Fizikia (Mazoezi)
• 9.S: Fizikia ya Matukio ya Fizikia (muhtasari)

Thumbnail: Muundo wa kioo almasi. Atomi moja ya kaboni inayowakilishwa na nyanja ya bluu ya giza inaunganishwa kwa atomi nne za kaboni zinazowakilishwa na nyanja za bluu za mwanga.