Жекелеген атомдардың энергия спектрларының ерекшеліктері

Мазмұны

1. Кіріспе...2

2. Жекелеген атомдардың энергия спектрларының ерекшеліктері..3.8
2.1 Бор постулаттары

3. Шредингер теңдеуін шешу үшін қолданылатын жуықтаулар...8.11

4. Электрондардың толқындық қасиеттері...12
4.1 Луи де Бройль толқындары...12.14
4.2 Толқындық функция және оның физикалық мағынасы...14.15

5. Шала өткізгішті диодтар...15.18

6. Ганн генераторының жұмыс істеу принципі...18.22
6.1 Ганн диодтарындағы СВЧ шайқалуының генерациясы...22.24

7. Қолданылған әдебиеттер...25
Кіріспе.
Қазіргі кезде біз технология аса дамыған, бұрынғы кездері механикалық түрде жасайтын жұмыстарды автоматты түрге айналдырған заманда өмір сүреміз. Мысалға: автокөліктер, мен ғимараттардың сигнализациясы, автоматты түрде ашылатын есіктер, кондиционерлер, әр түрлі детекторлар және т.б.
Жартылай өткізгіштер, ерекше зат түрінде, XIXғ аяғынан-ақ белгілі, тек қатты дене теориясының дамуы ғана олардың ерекшеліктерін анықтауға мүмкіндік береді. Бұдан көп уақыт бұрын: фотоөткізгіштік металл-жартылай өткізгіштердің байланысындағы тоқтың түзелу эффектісі анықталған.
Бастапқы мәнінен жоғары болатын тұрақты электр өрістің кернеулігін, n типті GaAs біртекті түрдегі СВЧ-тербелісінің генерациясының ең бірінші болып 1963 жылы Дж. Ганн бақылады (сондықтан да мұндай приборларды Ганн диодтары деп атайды). Ганн генераторы арқылы электромагниттік толқындардағы зарядтарды тасушы ретінде біз күнделікті өмірде істелінетін жұмыстарды автоматты түрде ауыстыруға болатынына, жұмыс пен уақытты көп үнемдеуге болатынына көз жеткіздік.
Қолданылған әдебиеттер:
Шредингер Э., Новые пути физике. Статьи и речи, М., 1971
С.Тұяқбаев, Насохова Ш., Кронгард Б., Кем В., Загайнова В. Физика 11 кл. 2007
И.М. Цидильковский, «Электроны и дырки в полупроводниках» Москва 1972
Пасынков, «Полупроводниковые приборы» 2001
Гуревич Б. И., Иваненко М.С., «Справочник молодого рабочего по электронике» Москва 1978
Герасимов В.Г. «Основы промышленной электроники» Москва 1978
Ақылбаев Ж.С., Ермағамбетов Қ.Т., «Электр және магнетизм» 2001
Физический Энциклопедический Словарь, Москва «Советская Энцклопедия» 1983
        
        Мазмұны:
1. Кіріспе_________________________________________________________2
2. Жекелеген атомдардың энергия
спектрларының ерекшеліктері___________________________________3-8
• Бор постулаттары______________________________________________----
3. ... ... шешу ... ... ... толқындық қасиеттері____________________________12
• Луи де Бройль толқындары______________________________________12-14
• Толқындық функция және оның физикалық ... Шала ... ... Ганн ... ... істеу принципі_______________________18-22
• Ганн диодтарындағы СВЧ шайқалуының генерациясы_______________22-24
7. Қолданылған әдебиеттер__________________________________________25
Кіріспе.
Қазіргі кезде біз технология аса дамыған, бұрынғы кездері механикалық
түрде ... ... ... түрге айналдырған заманда өмір сүреміз.
Мысалға: автокөліктер, мен ғимараттардың сигнализациясы, автоматты түрде
ашылатын есіктер, ... әр ... ... және ... ... ... зат ... XIXғ аяғынан-ақ белгілі,
тек қатты дене теориясының дамуы ғана олардың ... ... ... Бұдан көп уақыт бұрын: фотоөткізгіштік металл-жартылай
өткізгіштердің байланысындағы тоқтың ... ... ... ... ... болатын тұрақты электр өрістің кернеулігін, n типті
GaAs біртекті түрдегі СВЧ-тербелісінің генерациясының ең ... ... ... Дж. Ганн ... ... да мұндай приборларды Ганн диодтары деп
атайды). Ганн генераторы арқылы электромагниттік толқындардағы зарядтарды
тасушы ретінде біз ... ... ... ... автоматты түрде
ауыстыруға болатынына, жұмыс пен уақытты көп үнемдеуге болатынына көз
жеткіздік.
Оқшауланған атомның энергия спектрі. Сутегі тәріздес атомдар үшін ... Бор ... ... II-ші ... ... сәуле спектрлеріне көптеген егжей-
тегжейлі зерттеулер жүргізілді. Молекулалардың, атомдардың сәуле шығару
спектрі жеке-жеке сызықтардан ... ... ... ... ... ... деп ... Әрбір элементтің тек өзіне тән
сызықтық спектрі болады және оның құрылысы атомды қоздыру амалына ... ... ... ... оны шығаратын элементті анықтауға
болады.
Атомдардың оптикалық спектрлерінде байқалатын заңдылықтарды түсінуде 1913
жылы Н.Бордың (1885-1962) ... ... орны ... Планк пен
Эйнштейн (1879-1955) ұсынған кванттық түсініктерді дамытьш, Н.Бор
энергияның дискреттілігі жөніндегі ұғымды атомға қолданды. Ол сол кез үшін
өте батыл, классикалық ... ... ... ... ұсынды. Осы
постулаттар негізінде сутегі атомы спектрлеріндегі зандылықтарды түсіндіру
мүмкін болды.
Атомдардың оптикалық ... ... үшін ... ... ... Эйнштейннің кванттық шарттарына қанаттандыратын энергия қабықшалары
ғана рұқсат етіледі» деген ғажайып жорамалының орны зор. Бұл ... ... ... ... ... ... ... энергия
қабықшалары атомдағы электрондардың рұқсат етілген күйлеріне сәйкес болады.
Бордың жорамалы үш ... ... ... энергия қабықшаларындагы электрондары шеңбер бойымен
айналмалы қозғалыста болса да, атомдар электромагниттік толқын — сәуле
шыгармайды.
2-постулат. Орнықты энергия қабықшаның бойымен айналмалы ... ... ... ... оның ... ... ... = ћn, n = 1, 2, 3 ... (1)
теңдігімен анықталады.
Кванттық ... ... ... 2-ші ... басқаша былай
тұжырымдайды: электрондардың энергия қабықшасы орнықты болу үшін, бойымен
электрон козғалатын шеңбердің ұзын бойына толқын ... ... ... керек, яғни,
2πr=nλ, n =1,2,3…. (2)
теңдігі орындалу ... ... r — ... электрон козғалатын шеңбердің
радиусы. Шындығында, электронның толкын ұзындығын
(3)
Де-Бройль қатынасымен пайдалансак, (2)-тендігі
(4)
не ... ... (5) ... ... ... дәл ... Максвеллдің классикалық теориясы бойынша, электрондары айналмалы
қозгғалыстағы кез келген атомдар сәуле шыгару керек, яғни Бордың бірінші
постулаты классикалық физиканың тұжырымдарына қайшы ... ... Бор ... постулаты арқылы шықты.
3-постулат. Атом электромагниттік толқынды — сәулені тек бір орнықты куйден
екінші орнықты күйге көшкенде ғана шығарады, не жұтады. Көшу ... ... ... ... ...... (6)
қатынасымен анықталады.
Бор постулаттарын пайдаланып, сутегі тәріздес атомдарындагы электрондардың
орныққан энергия қабықшаларының радиустарын, энергияларын табайық.
Сутегі ... ... - бір ... бар ... ... ... ... +Ze. Электрондар ядроны дөңгелек орбиталар бойынша
айналсын. Электронның ядроға кулондық тартылу күші центрге тарту үдеуін
υ2/r туғызады. Ньютонның екінші заңынан:
өрнектерін табамыз. ... ... ... ... ... ... аламыз. (9) өрнегінен электронның рүқсат етілген орбиталарының
радиусы
, n=1, 2, 3..... ... ... ... ... қабылдайтынын байқаймыз.
Енді осы күйлерге сәйкесті атом энергияларын есептейік. ... ... ... электронның Wk кинетикалык энергиясымен электрон мен
ядроның әсерлесуінен ... Wn ... ... қосындысымен
анықталады:
W = WK+Wn = ... ... ... да, ... да ... ... ... Бірақ тя » те болғандыктан, ядроның жылдамдығы электронның
жылдамдығынан аз болады. (8) - өрнегін пайдаланып, (11) - ... = ... ... ... Бұған электрон орбитасының rn мәнін қойып, орнықты
күйлердегі сутегі тәріздес атомның толық ішкі энергиясы үшін
, n= 1, 2 ..... ... ... ... ... күйінің энергиясын анықтайтын n кванттық
саны бас кванттық сан деп аталады.
Оқшауланған сутегі атомындағы электрондардың, яғни, Z = l ... ... ... ... ... спектрі 7.4.1-суретте берілген. Кез келген
оқшауланған көп электронды атомдағы электрондардың энергия спектрі осы
спектрге ... ... ... ... ... электронның энергия спектрі
Суреттен сутегі атомындағы электронның энергия спектрі W < 0 болғанда
дискретті, ал W > 0 болса, үздіксіз болатындығын және ... өсіп ... ... ... ... ... ... көреміз.
(12)-орнегінен, Z = l болганда, сутегі атомының электрондарының орнықты
күйлерлеріне сәйкесті энергиялары алынады. Атомның электрондарының
энергиясының ең аз ... ... күйі ... күй деп ... ... қозған күйлер болады. Сутегі атомының негізгі күйінің (n =1)
энергиясы мынаған тең:
= 13,6 эВ.
Атомның негізгі күйіне сәйкесті электрон орбитасының радиусы ... 0,053 нм. ... шама 1-Бор ... деп аталады.
Бордың 2-постулатын пайдаланып, сутегінің спектр сызықтарының ... ... ... ... ... ... болады:
(16)
Осы өрнектен, екендігін ескеріп, мына өрнекті аламыз:
(17)
Егер Ридберг тұрақтысы
(18)
қатынасымен анықталса, (18)-қатынасы ... ... ... дәл ... mе ,ћ , е , ε0 , с ... ... ... Ридберг түрақтысының сандық мәні спектроскопиялық
өлшеулерден алынған деректермен жақсы үйлеседі. Сонымен, Бор теориясы
сутегі және сутегі тәріздес иондардың сәуле ... ... ... ... ... олар ... ... не жұтқанда ғана
емес, басқа да көптеген жағдайларда да байқалады. Мәселен, Франк-Герц
тәжірибелерінде атом энергиясының ... ... ... ... ... бәрі атом энергиясы дискретті болады деген Бор ұйғарымын
растайды. Бірақ кейіннен түзету енгізіліп, жетілдірілгенімен Бор теориясы
микробөлшектерге байланысты көптеген ... ... ... Бор ... негізінде екі электроны бар атом-гелий атомының
теориясын құру мүмкін болмады. Бүған қоса Бор теориясы логикалық ... емес еді: бір ... ... мен ... ... ... деп ... түсініктерді қолданды, ал, екінші жағынан, электрон
жөнінде классикалық ... ... ... ... ... Бор ... жарамауы оның
жеткілікті дәрежеде дамымағандығынан емес, оның принциптік кемістігіне
байланысты еді. Бүл теорияның электрон жайындағы қате түсінікке
негізделгені анық. Классикалық ... ... ... ... ... Ал XX ғасырдың 20-жылдары алынған деректер электронның
әрі толқындық, әрі корпускулалық ... ... ... ... ... ... бойынша рұқсат етілген орнықты
қабықшаларының бойымен қозғалады;
- Бордың постулаттары:
а) орнықты энергия ... ... ... ... ... электромагниттік
толқын — сәуле шығармайды;
б) орнықты энергия қабықшаларының бойымен айналмалы
қозғалыстағы электрондардың импульс моменттері
квантталады;
в) атом ... ...... тек ... ... екінші орныққан күйге көшкенде ғана
шыгарады, не жұтады.
- оқшауланған атомдардағы электрондардың энергия спектрі дискретті,
квантталады.
Шредингер теңдеулері
Де Бройль зерттеулері микробөлшектердің ... ... ... ... ... ... ... жж. неміс ғалымы
В.Гейзенберг пен австриялық Э. Шредингер өз беттерінше жаңа механиканың екі
вариантын ұсынды. Бұл екі варианттың ... ... ... ... болғандықтан Шредингер теңдеуі жиірек қолданылады.
Атом мен молекула құрылыстарының қазіргі теориялары да осы әдіске сүйенеді.
Бұл теориялар микробөлшектердің қозғалысын және күйін ... ... ... деп ... ... Ал ... заңдарына
негізделген макроденелерге арналған механика-классикалық механика делінеді.
Бор-Зоммерфельд теориясы классикалық және кванттық ... ... ... ... ... ... ешбір қайшылықтары жоқ ұғымдарға
негізделген бүтіндей теория. Бұл теория бойынша есептеліп алынатын
нәтижелер эксперимент ... ... ... ... ... ... қозғалу заңдарын Шредингер теңдеуі
сипаттайды. Шредингер теңдеуі оптикадағы толқындарға арналған теңдеу мен
(сондықтан толқындық теңдеу деп те ... де ... ... ... ... Сондықтан бұл теңдеу микросистеманың күйін ондағы
микробөлшектердің екі жақты табиғатын ескере отырып сипаттайды.
Де Бройльдің теңдеуі дәлелдеуді ... ... ... олай ... ... де ... Бірақ оның нәтижелері көптеген
эксперименттермен дәлелденгендіктен квант механикасы табиғат заңы деп
есептеледі. Ол ... ... ... ... ... бейнелейді. Сондықтан Ньютон заңдары классикалық механикада
қандай роль атқарса, Шредингер теңдеуі де квант механикасында сондай
бағаланады.
Шредингер теңдеуі ... ... бар ... ... ... механиканың негізгі теңдеуі болып толқындық функцияға арналған
Шредингердің 1926 ж. ашқан ұсақ, бөлшектер күйін сипаттайтын теңдеуі
жатады. Бұл теңдеу бұрыннан белгілі ... ... ... ... ... ... нәтижелерінен табылады. Сонымен Шредингер
теңдеуінің жалпы түрі мынадай
(1.10)
мұндағы = h/(2π) = ... Дж.с, m — ... ... U(x, ... t)—күштер өрісіндегі бөлшектің потенциалдық энергиясы, i — жорымал
сан, — бөлшектің кеңістіктегі координаты.
(1.10) теңдеудегі ψ функциясы ... ... ... әсер ... ... ... ... анықталады. Сөйтіп U потенциалдық
энергия уақыт пен координат функциясы екендігін байқаймыз, яғни
ψ(х,у,z,t)= е -і (Е/ħ)t ... Е — ... ... ... (1.11) ... (1.10) ... функция мәндерін қойып және бірнеше
түрлендірулерден кейін функцияның мына түрдегі ... ... ... ... ... стационарлық күйін сипаттайтын теңдеуі
деп аталады. (1.12) теңдеудегі Δ — ... ... деп ... да, ол
мынаған тең Δ=∂/∂х2+∂/∂y2 + ∂/∂z 2.
Мұнда координаттардың декарт ... ... атом ... сай
келтіріп алып, сол ядро өрісінде электрон бола алатын кез келген ... ... х, у, z деп ... ... Жоғарыдағы
теңдеудегі бізге белгісіз шамалар: U-берілген нүктедегі электронның
потенциялдық энергиясы. Оның ... сол ... ... ... ... шамасына тәуелді. Е-электронның толық энергиясы.
Шредингер теңдеуіне кіретін айнымалы шама (пси) – ... ... ... Оның ... ()2 ... дәл мәні бар: ол
микробөлшектің кеңістіктің белгілі бір жеріндегі болу ықтималдығын
сипаттайды. Егер оны атомдағы электронның жағдайына сай қарасақ, онда
()2, электронның ... кез ... ... болу ... ... ... сол микробөлшектің берілген нүктедегі
«өмір сұру» уақытының ... ... ... ... ... атомның
бүкіл «өмірі» 1000 сек десек, соның М ... ... 1 сек ... ... осы нүктесіндегі болу ықтималдылығының тығыздығы 0,001-
ге тең.
Өзінің физикалық мәніне сай толқындық функция шекті, үздіксіз әрі бір
мәнді ... ал ... жоқ ... оның мәні ... айналуға тиіс. Мәселен,
ондай жағдай электрон ядродан шексіз алыстағанда, яғни олар өзара
байланысын түгелдей үзгенде болады.
Қазіргі атомдар теориясында ... ... ... ... ... ... қасиеті бар, теңдеуді қанағаттандыра алатын
функциялардың және оған сай ... Е ... табу ... ... жағдайда Шредингер теңдеуінің математикалық анализ негізінде
ядроның ... кез ... ... ... ықтималдылығының тығыздығын
есептеп, оларды өзара салыстыруға ... ... (Мxyz) және ... () координаттар
системасындағы М-нүктесі
Сонымен біз еркін қозғалыстағы бөлшектерге арналған Шредингер ... Бұл ... ... ... Е ... өрістегі қозғалып жүрген
бөлшектердің кинетикалық Ек және потенциалдық энергиясының U қосындысы
болып есептеледі.
Әрине, бұл пікірдің кванттық механикада шектеулік ... ... да бір атап ... жай, ол ... ... ... ... бөлшектердің толық энергиясының циклді жиілігі бойынша ω=Етол/ħ
сипаттау, де Бройль толқынына сәйкес ... ... ... ... ... бір жерде бір мәнді, шектеулі және үздіксіз болып, шексіз
қашықтықта нөлге айналатын болсын десек, онда ... ... ... ... кез ... мәндерінде шешуге болмайды, тек
оның кейбір мәндері үшін ғана шешуге болады. Олай болса, энергияның осындай
мәндері Шредингер теңдеуінің меншікті ... деп ... Ал ... ... ... қарастырылып отырған есептің меншікті функциялары
болады. Олар атомның стационар күйлерін сипаттайды.
Сөйтіп атомдық спектрлерді зерттеп келгенде байқалған атом энергиясының
дискрет мәндері толқындық теңдеудің ... ... ... ... ... ... ... тек теңдеудің меншікті мәндерін ғана емес,
есептің де меншікті функцияларын да табуға болады.
Электрондардың толқындық ... ... - ... - ... ... мен әрекеттесулерін зерттейді.
Кванттық теория бойынша электрон әрі ... ... әрі ... ... ... ... ... белгілі массасы болады, қысым туғызады,
сонымен бірге электрондар қозғалғанда толқындық құбылыстар байқалады.
Толқындық қасиеттері бар ... өте ... ... ядро ... кез ... ... бола алады. Сондықтан қазіргі көзқарас
бойынша электрон ядро төңірегінде белгілі тығыздығы бар теріс зарядтардың
электрон бүлтын түзеді.
Электрон бұлтының мөлшерін, пішінін және ... ... ... ... ... ... ... орбиталь дейді.
Де Бройль толқындары
Де Бройль 1924 жылы толқындық-бөлшектік дуализм фотонмен қатар басқа да
барлық микробөлшектерге тән деген гипотеза айтты. Де ... ... кез ... ... бөлшек, мысалы, электрон толқындық қасиетке
ие.
Мысалы, m бөлшек жылдамдықпен қозғалсын. Оның энергиясы Ε және
импульсі болсын. Біз ... мен ... ... ... ... E = mc2, = ... ... масса жылдамдыққа тәуелді:
мұндағы m0 – тыныштық массасы.
Екінші жағынан алғанда, егер бөлшекке ... ... тән ... ... ... пен λ ... ... арқылы сипатталуы тиіс, яғни бөлшектің
корпускулалық және толқындық қасиеттерінің арасында бірмәнді байланыс болуы
керек. Де Бройль тыныштық массасы бар бөлшектер үшін де ... ... ... ... деп ... = ħω, = ħ, ...... ... оның ... . Олай болса,
немесе
. (7.13)
Сонымен, импульсі p бөлшекке ұзындығы (7.13) өрнегімен анықталатын
толқын ... ... оны Де ... ... деп атайды. Егер бөлшек баяу
қозғалатын (

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 23 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 500 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Дамыған елдердегі кәсіпкерліктің ұжымдық, құқықтық түрлері, құрылымы5 бет
"Органикалық химия."10 бет
Атомдық физика3 бет
Жартылай өткізгіштер туралы4 бет
Кристалл торы57 бет
Магнетиктер. Диа- және парамагнетиктер6 бет
Рентген сәулелері және оның қасиеттері4 бет
Химиялык байланыстың табиғаты4 бет
Химиялық байланыс түрлері10 бет
Қатты денелер жайлы43 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь