Дәріс № 25. Конденсацияланған күйді бейсызықтық теория тұрғысынан зерттеу..
Дәріс сабағының мазмұны:
Конденсацияланған күй
Кристалдық құрылымдарды зерттеу әдістері
Дәріс сабағының қысқаша мазмұны:
Кристалдар молекула аралық тартылыс күштері жоғары және өздерінің көлемі мен формасын сақтайтын заттар. Кристалдағы бөлшектер (атомдар, молекулалар, иондар) кристалдық тор құрап, ретпен орналасады.
Кванттық теория бойынша молекулалар мен атомдардың тербеліс энергиясы мен молекулалардың айналмалы қозғалыс энергиялары тек қана дискретті мәндер қабылдауы керек. Егер жылулық қозғалыс энергиясы мен көршілес деңгейлер энергияларының айырмасынан көп кіші болса, онда молекулалар соқтығысқанда олардың айналмалы және тербелмелі қозғалыстарының еркіндік дәрежесі қозбапйды. Сондықтан төменгі температураларда екі атомды газ бір атомды газ сияқты болады. Қатты дененің жылулық қозуын кристалда тарайтын серпімді толқындар түрінде қарастыруға болады. Оларды фонондар деп атайды. Фонон – дыбыс толқындарының квант энергиясы.
Бақылау сұрақтары:
Конденсацияланған күй
Кристалдық құрылымдарды зерттеу әдістері
Кристалдық торлардың жылу сиымдылығы.
Фонондық газ.
Кристалдардың жылу өткізгіштігіндегі өлшемдік эффект.
Ұсынылатын әдебиеттер:
Савельев И.В. Жалпы физика курсы. т. 1,2,3, Алматы, Мектеп, 1977
Трофимова Т.И. Курс физики, М.,Высшая школа, 1985ж.
Зисман Г.А. Тодес О.М. Курс общей физики. Т.3.- М: Наука, 1970
Яворский Б.М. и другие. Курс физики. Т-3.- М: Высшая школа. 1964-1973
Детлав А.А., Яровский В.М., Милковская Л.В. Курс физики. т. 2,3. М., Высшая школа, 1877
Дәріс №26 Металдардың электр өткізгіштігін бейсызықтық теория тұрғысынан зерттеу..
Дәріс сабағының мазмұны:
Токты тасымалдаушы квазибөлшектер.
Кристалдардағы энергетикалық зоналар.
Төмен өлшемді жүйелер.
Ферми деңгейі. Ферми беті.
Зоналық теориядағы металдар, диэлектритер және жартылай өткізгіштер.
Дәріс сабағының қысқаша мазмұны:
Шредингер теңдеуін қолдана отырып кристал жайлы есепті, дәлірек айтқанда, оның энергиясының мүмкін болатын мәндерін, оларға сәйкес энергетикалық күйлерін анықтауға болады. Кванттық-механикалық жүйе ауыр және жеңіл бөлшектерге- ядро мен электрондарға бөлінеді. Бұл бөлшектердің массалары мен жылдамдықтарының айырмашылығы айтарлықтай үлкен болғандықтан, электрондар қозғалмайтын ядроның өрісінде, ал өте баяу қозғалатын ядроны барлық электрондардың орташаланған өрісінде қозғалады деп қарастыруға болады. Кристалдық тордың түйіндерінде орналасқан ядролар қозғалмайды дей отырып, электрондар қозғалысы ядролардың тұрақты периодты өрісінде қарастырылады. Алғашқыда атомдар бір –бірінен макроскопиялық қашықтықтарда орналасқан жағдайда олардың энергетикалық деңгейлерінің сұлбалары бір-біріне дәл келеді. Моделімізді кристалдық торға дейін «қысқан» кезде, яғни атомдар аралығы қатты денелердің атомаралық қашықтықтарына тең болғанда, атомдар арасындағы өзарабайланыс олардың энергетикалық деңгейлерінің ығысуына, ажырауына және зоналарға жайылуына әкеледі, ол зоналық энергетикалық спектр делінеді.
Кристалдардағы зоналық энергетикалық спектрлердің пайда болуы квантық-механикалық эффектіге жатады да анықталмаушылық қатынасының салдары болып табылады. Деңгейлердің ажырауы атом аралық қашықтықтың функциясы болатындықтан, тек сыртқы, ядромен әлсіз байланысқан валенттік электрондардың деңгейлері ғана ажырап жайылады. Бұл электрондар ең үлкен энергияға және атомның негізгі күйінде электрондар орналаспайтын жоғары деңгейлерге ие. Ал ішкі электрондардың деңгейлері тіптен ажырамайды, немесе өте әлсіз ажырайды. Сонымен, қатты денелерде ішкі электрондар оңашаланған атомдардағыдай, ал валенттік электрондар қатты денеге толықтай «тиісті» болады. Кристаллдағы ядромен әлсіз байланысқан валентті электрондар атомнан атомға осы атомдарды бөліп тұратын потенциальдық барьер арқылы толық энергиясын сақтай отырып қозғала береді (туннельдік эффект). Сыртқы электрондардың энергиялары тек белгілі мәндерге - рұқсат етілген энергетикалық зоналарға ие болады. Ал рұқсат етілген энергетикалық зоналар рұқсат етілмеген зоналар деп аталатын энергияның рұқсат етілмеген мәндер аймағымен бөлінеді. Бұл рұқсат етілмеген зоналарда электорндар орналаса алмайды. Зоналардың (рұқсат етілген және рұқсат етілмеген) ені кристаллдың мөлшеріне байланысты емес. Зоналардың ені валенттік электрондардың ядромен байланысы неғұрлым нашар болса, соғұрлым кең болады.
Бақылау сұрақтары:
Токты тасымалдаушы квазибөлшектер.
Кристалдардағы энергетикалық зоналар.
Төмен өлшемді жүйелер.
Ферми деңгейі. Ферми беті.
Зоналық теориядағы металдар, диэлектритер және жартылай өткізгіштер.
Ұсынылатын әдебиеттер:
Жанабаев З.Ж., Жангунов О.Н., Бигожаев О.Д. Бейсызык физика бастамалары. Қазақ университеті. 2002 ж.
Мукушев Б.А. Изучение основ синергетики в высшей школе. Семей 2009.
Абдуллаев Ж. Физика курсы. Алматы: Білімі, 1994.
Жұбанов М. Физиканың негізігі заңдары. Алматы: Мектеп, 1989.
Дәріс № 27. Кемтік өткізгіштерді бейсызықтық теория тұрғысынан зерттеу.
Дәріс сабағының мазмұны:
Кемтік өткізгіштер түсінігі.
Меншікті және қоспалы өткізгіштер.
Асқын өткізгіштік құбылысы.
Дәріс сабағының қысқаша мазмұны:
Жартылай өткізгіш деп Т=0 температурада өткізгіштік зонамен өте жіңішке ( =1эВ шамасында) рұқсат етілмеген зонамен ажыратылған валенттік зонасы түгелдей электрондармен толтырылған қатты денені айтады. Табиғатта жартылайөткізгіштер элементтер (Si, Ge, As, Se, Te) және химиялық қоспалар (оксидтер, сульфидтер, селендер...) түрінде кездеседі. Оларды меншікті және қоспалық жартылай өткізгіштер деп бөледі. Меншікті өткізгіштерге химиялық таза жартылай өткізгіштер жатады, олардың өткізгіштігі меншікті өткізгіштік деп аталады. Т=0 температурада және басқа сыртқы факторлар болмаған жағдайда жартылайөткізгіштер диэлектриктерге айналады.
Кристалға электр өрісі түсірілсе электрондар өріске қарсы қозғалып электр тоғын тудырады. Нәтижесінде II зона өткізгіштік зонаға айналады. Меншікті өткізгіштердің электрондар арқылы пайда болған өткізгіштігі электрондық өткізгіштік немесе n - типті өткізгіштік деп аталады. Жылулық алмасулар нәтижесінде электрондар I зонадан II зонаға ауысатындықтан валенттік зонада бос күйлер пайда болады, оларды кемтіктер деп атайды. Сыртқы электр өрісінде электрондардан босаған орынға – кемтікке – келесі деңгейдегі электронның ауысып келуі мүмкін, ал электрон тастап кеткен жерде кемтік пайда болады, т.с.с. Осындай кемтіктерді электрондармен толтыру процесі кемтіктердің электрондардың қозғалысына қарсы бағытта орын ауыстыруымен бірдей. Бұл жағдай кемтіктердің заряды оң, шамасы электрондардың зарядына тең болғанда орындалады. Меншікті жартылай өткізгіштердің квазибөлшектер-кемтіктер нәтижесінде болатын өткізгіштігі кемтіктік өткізгіштік немесе p-типті өткізгіштік деп аталады. Сонымен меншікті жартылай өткізгіштерде өткізгіштіктің екі механизмі байқалады: электрондық және кемтіктік. Өткізгіштік зонадағы электрондардың саны валенттік зонадағы кемтіктер санына тең болады, сәйкес электорндар мен кемтіктердің концентрациялары да тең:  .
Бақылау сұрақтары:
Кемтік өткізгіштер түсінігі.
Меншікті және қоспалы өткізгіштер.
Ұсынылатын әдебиеттер:
Жанабаев З.Ж., Жангунов О.Н., Бигожаев О.Д. Бейсызык физика бастамалары. Қазақ университеті. 2002 ж.
Мукушев Б.А. Изучение основ синергетики в высшей школе. Семей 2009.
Абдуллаев Ж. Физика курсы. Алматы: Білімі, 1994.
Жұбанов М. Физиканың негізігі заңдары. Алматы: Мектеп, 1989.
Дәріс № 28 Атом ядросын бейсызықтық теория тұрғысынан зерттеу
Дәріс сабағының мазмұны:
Атом ядросының құрылысы.
Ядролық күштер. Ядролық күштердің ауыспалы сипаты.
Ядро моделі.
Альфа-бета және гамма сәулеленудің тегі мен заңдылықтары және олардың затпен әсерлесуі.
Дәріс сабағының қысқаша мазмұны:
Атомдық физиканың дамуы атом ядросы екі түрлі бөлшектерден -  протондар мен  нейтрондардан құралатындығын көрсетті. Оларды нуклондар немесе ядролық бөлшектер деп те атайды.
Достарыңызбен бөлісу: |
