Принципы квантовой теории твердых тел

По просьбе нашего читателя постараемся описанную тему от 14:34 | 16.07.2017 раскрыть ещё глубже, сегодня рассмотрим Принципы квантовой теории твердых тел. Не будем разливать воду, а преступим рассмотрению этого вопроса.

Основное положение

Существуют некоторые принципы квантовой теории твердых тел. Они отличаются по своему характеру и влиянию, и могут быть выражены следующим образом:

• дискретность энергий электрона, что предполагает невозможность присутствия произвольной энергии у электрона в твердом теле, поскольку его комплексная энергия должна быть равнозначной величине, вычисляемой благодаря дискретному ряду отрицательных значений (энергетические уровни);
• принцип зонной структуры энергоуровней предусматривает возможность принятия энергией электронов дискретных значений в рамках областей (разрешенных энергозон), интервалы между которыми называют запрещенными зонами;
• принцип Паули, в свою очередь, заключается в ситуации, когда в одной системе в параллельном режиме равными значениями энергии могут обладать не более, чем два, электрона, что, наряду с тем, не исключает антипараллельность собственных моментов импульсов этих же электронов;
• принцип минимальности энергии предполагает стремление электронов в твердом теле (при условии отсутствия внешнего влияния) к распределению по уровням, исходя из минимума их суммарной энергии.

Согласно действующим объяснениям квантовой механики, электроны в твердом теле пребывают под силовым влиянием электрополя положительно заряженных ионов тела, располагающихся в узлах кристаллической решетки.

Потенциальное энергетическое взаимодействие электрона с ионами объясняется существованием и воздействием так называемой «потенциальной ямы». Так, если энергия электрона вне тела будет считаться равнозначной нулю, - тогда внутри она будет иметь отрицательное значение, поскольку выход электрона из тела требует присутствия определенных энергозатрат.

Таким образом, можно говорить о пребывании в «потенциальной яме» с разрешенными энергетическими уровнями, попарно заполненными электронами, всех свободных электронов в твердом теле.

Замечание 1

Квантовая теория не допускает нахождение на «дне ямы» всех электронов из-за их потребности «взбираться» вверх по энерголестнице, из чего следует, что в момент передачи телу тепловой энергии, в тепловом движении принимает непосредственное участие только незначительная доля всех электронов атома.

Значительная часть электронов располагается на внутренних оболочках атома, а их отделение от него требует затрат многократно большего количества энергии, чем в условиях тепловой передачи.

Это, в свою очередь, может объясняться фактом перехода электронов, пребывающих на близких к уровню Ферми позициях на незанятые энергоуровни с большей энергией.

Основная доля электронов пребывает в состоянии с более незначительными энергиями, что исключает их свободное присутствие.

Заключение

Конечно можно много говорить по теме Принципы квантовой теории твердых тел, но основную суть мы изложили по этому вопросу. Если вам нужно дополнительная консультация, пожалуйста пишите ваши сообщения нам на почту. Все поступившие вопросы рассматриваются и не остаются без ответа.