9.A: Fizikia ya Matukio ya Fizikia (Majibu)

Angalia Uelewa Wako

9.1. Inalingana na nguvu ya kutisha kati ya elektroni za msingi katika ions.

9.2. wakati wa inertia

9.3. ngumu zaidi

9.4. Inapungua.

9.5. Upendeleo wa mbele wa sasa ni mkubwa zaidi. Kwa makadirio mazuri, diodes inaruhusu mtiririko wa sasa katika mwelekeo mmoja tu.

9.6. joto la chini na shamba la chini la magnetic

Maswali ya dhana

1. Dhamana ya ionic inaundwa na mvuto wa ion chanya na hasi. Dhamana ya covalent inaundwa na kugawana elektroni moja au zaidi kati ya atomi. dhamana van der Waals ni sumu na mvuto wa molekuli mbili umeme polarized.

3. 1. Elektroni huondolewa kwenye atomu moja. Atomi inayosababisha ni ion chanya.

2. Electroni inafyonzwa kutoka kwenye atomi nyingine. Atomu ya matokeo ni ion hasi.

3. Ions chanya na hasi huvutiwa pamoja mpaka kujitenga kwa usawa kufikiwa.

5. Bonding ni kuhusishwa na kazi ya anga ambayo ni symmetric chini ya kubadilishana elektroni mbili. Katika hali hii, wiani wa elektroni ni mkubwa kati ya atomi. Kazi ya jumla lazima iwe antisymmetric (tangu elektroni ni fermions), hivyo kazi ya spin lazima iwe antisymmetric. Katika hali hii, spins ya elektroni ni antiparallel.

7. rotational nishati, nishati vibrational, na nishati ya atomiki

9. Kila ion iko katika uwanja wa ions nyingi za malipo mengine kinyume.

11. 6, 6

13. 0.399 nm

15. kuongezeka kwa sababu ya\(\displaystyle \sqrt[3]{8^2}=4\)

17. Kwa nguvu kubwa, idadi ya majimbo yanayoweza kupatikana huongezeka.

19. (1) Kutatua equation Schrödinger kwa majimbo kuruhusiwa na nguvu. (2) Kuamua viwango vya nishati kwa ajili ya kesi ya kubwa sana kimiani nafasi na kisha kuamua viwango vya nishati kama nafasi hii ni kupunguzwa.

21. Kwa N atomi spaced mbali mbali, kuna N tofauti wimbi kazi, wote kwa nishati sawa (sawa na kesi ya elektroni katika vizuri mara mbili ya\(\displaystyle H^2\)). Kama atomi zinavyosukumwa pamoja, nguvu za kazi hizi za wimbi tofauti za N zinagawanyika. Kwa kanuni ya kutengwa, kila elektroni lazima kila mmoja awe na seti ya pekee ya namba za quantum, hivyo atomi za N zinazoleta elektroni N pamoja lazima ziwe na angalau majimbo ya N.

23. Kwa semiconductor, kuna kiasi kikubwa nishati pengo kati ya chini kabisa kujazwa bendi na ya inapatikana unfilled band. Kwa kawaida, idadi ya elektroni hupitia pengo na hivyo conductivity ya umeme ni ndogo. Mali ya semiconductor ni unyeti kwa joto: Kama joto linapoongezeka, uchochezi wa mafuta huendeleza flygbolag za malipo kutoka kwa bendi ya valence kote pengo na kwenye bendi ya uendeshaji.

25. a Germanium ina elektroni nne za valence. Ikiwa germanium imepigwa na arsenic (elektroni tano za valence), nne hutumiwa katika kuunganisha na elektroni moja itaachwa kwa uendeshaji. Hii inazalisha vifaa vya n-aina. b Ikiwa germanium ina doped na gallium (elektroni tatu za valence), elektroni zote tatu hutumiwa katika kuunganisha, na kuacha shimo moja kwa uendeshaji. Hii inasababisha vifaa vya aina ya p.

27. Athari ya Hall ni uzalishaji wa tofauti tofauti kutokana na mwendo wa conductor kupitia shamba la nje la magnetic. Athari hii inaweza kutumika kuamua kasi ya drift ya flygbolag malipo (elektroni au shimo). Ikiwa wiani wa sasa unapimwa, athari hii inaweza pia kuamua idadi ya flygbolag za malipo kwa kiasi cha kitengo.

29. Inazalisha ngazi mpya za nishati zisizojazwa tu juu ya bendi ya valence iliyojaa. Ngazi hizi zinakubali elektroni kutoka bendi ya valence.

31. Shamba la umeme linalozalishwa na ions zilizo wazi hupunguza usambazaji zaidi. Katika usawa, mikondo ya kuenea na drift kufuta hivyo sasa wavu ni sifuri. Kwa hiyo, upinzani wa mkoa wa kupungua ni kubwa.

33. Chanya terminal inatumika kwa upande n, ambayo hufunua ions zaidi karibu na makutano (huongeza safu ya kupungua), huongeza tofauti ya voltage ya makutano, na hivyo hupunguza usambazaji wa mashimo kwenye makutano.

35. Sauti husababisha diaphragm ndani na nje, ambayo inatofautiana na pembejeo au msingi wa mzunguko wa transistor. Transistor huongeza ishara hii (p-n-p semiconductor). Pato au mtoza sasa anatoa msemaji.

37. Nadharia ya BSC inaelezea superconductivity katika suala la mwingiliano kati ya jozi za elektroni (jozi Electron moja katika jozi huingiliana na bandia, ambayo inaingiliana na elektroni ya pili. Mchanganyiko wa elektroni-lattice-elektroni hufunga jozi ya elektroni pamoja kwa njia inayoshinda repulsion yao ya pamoja.

39. Kama ukubwa wa uwanja wa magnetic umeongezeka, joto kali hupungua.

Matatizo

41. \(\displaystyle U=−5.16eV\)

43. \(\displaystyle −4.43eV=−4.69eV+U_{ex},U_{ex}=0.26eV\)

45. Thamani ya kipimo ni 0.484 nm, na thamani halisi iko karibu na 0.127 nm. Matokeo ya maabara ni utaratibu sawa wa ukubwa, lakini sababu 4 juu.

47. 0.110 nm

49. a\(\displaystyle E=2.2×10^{−4}eV\);.

b.\(\displaystyle ΔE=4.4×10^{−4}eV\)

51. 0.65 nm

53. \(\displaystyle r_0=0.240nm\)

55. 2196 kcal

57. 11.5

59. a\(\displaystyle 4%\);.

b.\(\displaystyle 4.2×10^{−4}%\); kwa maadili makubwa sana ya idadi ya quantum, nafasi kati ya viwango vya nishati karibu ni ndogo sana (“katika kuendelea”). Hii ni sawa na matarajio kwamba kwa idadi kubwa ya quantum, quantum na classical mechanics kutoa takriban utabiri sawa.

61. 10.0 eV

63. \(\displaystyle 4.55×10^9\)

65. Fermi nishati\(\displaystyle E_F=7.03eV\), Joto,\(\displaystyle T_F=8.2×10^4K\)

67. Kwa insulator, pengo la nishati kati ya bendi ya valence na bendi ya conduction ni kubwa kuliko kwa semiconductor.

69. 4.13 kEV

71. \(\displaystyle n=1.56×10^{19}holes/m^3\)

73. 5 T

75. \(\displaystyle V_b=0.458V\)

77. \(\displaystyle T=829K\)

79. \(\displaystyle T=0.707T_c\)

81. 61 kV

Matatizo ya ziada

83. \(\displaystyle U_{coul}=−5.65eV\)

\(\displaystyle E_{form}=−4.71eV\),

\(\displaystyle E_{diss}=4.71eV\)

85. \(\displaystyle E_{0r}=7.43×10^{−3}eV\)

87. \(\displaystyle E_{0r}=7.43×10^{−3}eV; l=0;E_r=0eV\)(hakuna mzunguko);

\(\displaystyle l=1;E_r=1.49×10^{−2}eV; l=2;E_r=4.46×10^{−2}eV\)

89.

1. Wao ni ngumu sana na imara.

2. Wao hupuka kwa joto la juu (1000 hadi 2000 K).

3. Wao ni wazi kwa mionzi inayoonekana, kwa sababu photoni katika sehemu inayoonekana ya wigo sio nguvu ya kutosha kusisimua elektroni kutoka hali yake ya ardhi hadi hali ya msisimko.

4. Wao ni makondakta maskini umeme kwa sababu wao vyenye ufanisi hakuna elektroni bure.

5. Mara nyingi hupumzika katika maji, kwa sababu molekuli ya maji ina muda mkubwa wa dipole ambao uwanja wa umeme una nguvu ya kutosha kuvunja vifungo vya umeme kati ya ions.

91. Hapana, Yeye atomi hazina elektroni za valence ambazo zinaweza kugawanywa katika malezi ya dhamana ya kemikali.

93. \(\displaystyle \sum{^{N/2}_1}n^2=\frac{1}{3}(\frac{N}{2})^3\), hivyo\(\displaystyle \bar{E}=\frac{1}{3}E_F\)

95. Bendi ya uchafu itaundwa wakati wiani wa atomi za wafadhili ni juu ya kutosha kwamba njia za elektroni za ziada zinaingiliana. Tuliona mapema kwamba radius orbital ni kuhusu 50 Angstroms, hivyo umbali wa juu kati ya uchafu kwa bendi ya kuunda ni 100 Angstroms. Hivyo ikiwa tunatumia Angstrom 1 kama umbali wa interatomiki kati ya atomi za Si, tunaona kwamba atomi 1 kati ya 100 kwenye mnyororo wa mstari lazima iwe atomi ya wafadhili. Na katika kioo tatu-dimensional, takribani 1 kati ya\(\displaystyle 10^6\) atomi lazima kubadilishwa na atomi wafadhili ili bendi uchafu kuunda.

97. a\(\displaystyle E_F=7.11eV\);.

b\(\displaystyle E_F=3.24eV\);

c.\(\displaystyle E_F=9.46eV\)

99. \(\displaystyle 9.15≈9\)

Changamoto Matatizo

101. Katika vipimo vitatu, nishati ya elektroni hutolewa na:

\(\displaystyle E=R^2E_1\), wapi\(\displaystyle R^2=n^2_1+n^2_2+n^2_3\). Kila hali ya nishati ya kuruhusiwa inalingana na node katika nafasi ya N\(\displaystyle (n_1,n_2,n_3)\). Idadi ya chembe inalingana na idadi ya majimbo (nodes) katika octant ya kwanza, ndani ya nyanja ya radius, R. Nambari hii imetolewa na:\(\displaystyle N=2(\frac{1}{8})(\frac{4}{3})πR^3\), ambapo sababu 2 akaunti kwa majimbo mawili ya spin. Uzito wa majimbo hupatikana kwa kutofautisha maneno haya kwa nishati:

\(\displaystyle g(E)=\frac{πV}{2}(\frac{8m_e}{h^2})^{3/2}E^{1/2}\). Kuunganisha anatoa:\(\displaystyle \bar{E}=\frac{3}{5}E_F\)