พลังงานการสื่อสารและข้อบกพร่องมวล โครงสร้างหลัก

การศึกษาองค์ประกอบของสารนักวิทยาศาสตร์สรุปว่าทุกเรื่องประกอบด้วยโมเลกุลและอะตอม สำหรับอะตอมเป็นเวลานาน (แปลจากกรีก "แบ่งแยก") ถือเป็นหน่วยโครงสร้างที่เล็กที่สุดของสาร อย่างไรก็ตามการศึกษาเพิ่มเติมได้แสดงให้เห็นว่าอะตอมมีโครงสร้างที่ซับซ้อนและในทางกลับกันรวมถึงอนุภาคขนาดเล็ก

อะตอมคืออะไร

ในปี 1911 นักวิทยาศาสตร์ Rutherford แนะนำว่ามีส่วนกลางในอะตอมซึ่งมีประจุบวก ดังนั้นเป็นครั้งแรกที่แนวคิดของแกนอะตอมปรากฏขึ้น

ตามโครงการ Planford เรียกว่ารูปแบบดาวเคราะห์ ATOM ประกอบด้วยเคอร์เนลและอนุภาคเบื้องต้นด้วย ประจุลบ - อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เคอร์เนลเช่นเดียวกับดาวเคราะห์เพิ่มวงโคจรรอบดวงอาทิตย์

ในปี 1932 นักวิทยาศาสตร์อีกคนหนึ่ง Shedvik เปิดนิวตรอน - อนุภาคที่ไม่มีประจุไฟฟ้า

ตามความคิดที่ทันสมัยนิวเคลียสสอดคล้องกับรูปแบบดาวเคราะห์ที่เสนอโดย Rutherford เคอร์เนลมีมวลอะตอมส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังมีประจุบวก ในแกนอะตอมมีโปรตอน - อนุภาคที่มีประจุบวกและนิวตรอน - อนุภาคที่ไม่ถูกเรียกเก็บเงิน โปรตอนและนิวตรอนเรียกว่านิวเคลียส อนุภาคที่มีประจุลบ - อิเล็กตรอน - เคลื่อนที่ในวงโคจรรอบเคอร์เนล

จำนวนโปรตอนในเคอร์เนลเท่ากับวงโคจร ดังนั้นอะตอมจึงเป็นอนุภาคที่ไม่ถือประจุ หากอะตอมจับอิเล็กตรอนอื่น ๆ หรือสูญเสียของตัวเองมันจะกลายเป็นบวกหรือลบและเรียกว่าไอออน

อิเล็กตรอนโปรตอนและนิวตรอนทั่วไปเรียกว่าอนุภาคย่อยย่อย

ค่าเคอร์เนลอะตอม

เคอร์เนลมีหมายเลขประจุ Z. มันถูกกำหนดโดยจำนวนโปรตอนที่รวมอยู่ในนิวเคลียสอะตอม เรียนรู้ปริมาณนี้ง่ายพอที่จะติดต่อระบบ Mendeleev เป็นระยะ หมายเลขลำดับขององค์ประกอบที่อะตอมนั้นเท่ากับจำนวนโปรตอนในเคอร์เนล ดังนั้นหากองค์ประกอบทางเคมีของออกซิเจนสอดคล้องกับลำดับหมายเลข 8 จำนวนของโปรตอนจะเป็นแปด ตั้งแต่จำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนในอะตอมเกิดขึ้นพร้อมกันอิเล็กตรอนก็จะเป็นแปด

จำนวนนิวตรอนเรียกว่าหมายเลขไอโซโทปและแสดงด้วยตัวอักษร N หมายเลขของพวกเขาอาจแตกต่างกันในอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน

ผลรวมของโปรตอนและอิเล็กตรอนในเคอร์เนลเรียกว่าอะตอมจำนวนมากและถูกระบุด้วยตัวอักษร A ดังนั้นสูตรสำหรับการคำนวณจำนวนมวลที่มีลักษณะดังนี้: A \u003d z + n

ไอโซโทป

ในกรณีที่องค์ประกอบมีโปรตอนและอิเล็กตรอนจำนวนเท่ากัน แต่เป็นนิวตรอนที่แตกต่างกันพวกเขาเรียกว่าไอโซโทปองค์ประกอบทางเคมี ไอโซโทปอาจเป็นหนึ่งหรือมากกว่านั้น พวกเขาจะถูกวางไว้ในเซลล์เดียวกันของระบบธาตุ

ไอโซโทปมีความสำคัญอย่างยิ่งในวิชาเคมีและฟิสิกส์ ตัวอย่างเช่นไฮโดรเจนไอโซโทป - ดิวเทอเรียมรวมกับออกซิเจนให้สารใหม่ที่สมบูรณ์ซึ่งเรียกว่าน้ำหนัก มันมีอุณหภูมิที่แตกต่างกันและอุณหภูมิแช่แข็งกว่าปกติ และการรวมกันของดิวเทอเรียมกับไอโซโทปไฮโดรเจนอีกอัน - Tritium นำไปสู่ปฏิกิริยาเชิงความร้อนของการสังเคราะห์และสามารถใช้เพื่อสร้างพลังงานจำนวนมาก

มวลของอนุภาคหลักและอนุภาค subatomic

ขนาดและมวลของอะตอมและมีความสำคัญเล็กน้อยในการเป็นตัวแทนของมนุษย์ ขนาดของนิวเคลียสมีการหมุนเวียนประมาณ 10 -12 ซม. มวลของนิวเคลียสอะตอมวัดในฟิสิกส์ในหน่วยอะตอมที่เรียกว่ามวล - A..Em

สำหรับหนึ่ง a.y.m. ใช้หนึ่งส่วนที่สิบสองของมวลของอะตอมคาร์บอน การใช้หน่วยวัดปกติ (กิโลกรัมและกรัม) มวลสามารถแสดงได้โดยความเท่าเทียมกันต่อไปนี้: 1 a..m.m. \u003d 1.660540 · 10 -24 กรัมเรียกว่ามวลอะตอมที่แน่นอน

แม้จะมีความจริงที่ว่าแกนอะตอมเป็นส่วนประกอบขนาดใหญ่ที่สุดของอะตอมมิติของมันที่เกี่ยวข้องกับเมฆอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่รอบ ๆ มันมีขนาดเล็กมาก

พลังงานนิวเคลียร์

เมล็ดปรมาณูมีเสถียรภาพมาก ซึ่งหมายความว่าโปรตอนและนิวตรอนจะถูกเก็บไว้ในแกนกลางกับกองกำลังบางชนิด สิ่งนี้ไม่สามารถเป็นแรงแม่เหล็กไฟฟ้าเนื่องจากโปรตอนเป็นชื่อเดียวกันของอนุภาคที่มีประจุและเป็นที่รู้จักกันว่าอนุภาคที่มีประจุเดียวกันจะถูกขับออกจากกันและกัน กองกำลังโน้มถ่วงอ่อนแอเกินไปที่จะรักษานิวเคลียสไว้ด้วยกัน ดังนั้นอนุภาคจะถูกจัดขึ้นในนิวเคลียสที่มีปฏิสัมพันธ์ที่แตกต่างกัน - กองกำลังนิวเคลียร์

การมีปฏิสัมพันธ์นิวเคลียร์ถือเป็นสิ่งที่แข็งแกร่งที่สุดในธรรมชาติที่มีอยู่ ดังนั้นการโต้ตอบประเภทนี้ระหว่างองค์ประกอบของนิวเคลียสอะตอมถูกเรียกว่าแข็งแกร่ง มีอยู่ในหลากหลายอนุภาคประถมรวมถึงแรงแม่เหล็กไฟฟ้า

คุณสมบัติของพลังงานนิวเคลียร์

1. ชอร์ตี้ แรงนิวเคลียร์ในทางตรงกันข้ามกับแม่เหล็กไฟฟ้าปรากฏเฉพาะในระยะทางต่ำมากเทียบเท่ากับขนาดของเคอร์เนล
2. การชาร์จอิสรภาพ คุณสมบัตินี้แสดงออกมาในความจริงที่ว่ากองกำลังนิวเคลียร์ทำหน้าที่เท่ากันบนโปรตอนและนิวตรอน
3. ความอิ่มตัว นิวเคลียสของนิวเคลียสมีปฏิสัมพันธ์กับนิวคลีออนอื่น ๆ เท่านั้น

พลังงานที่มีผลผูกพันของนิวเคลียส

ด้วยแนวคิดของการมีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งผู้อื่นมีการเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิด - พลังงานที่มีผลผูกพันของนิวเคลียส ภายใต้พลังงานของการสื่อสารนิวเคลียร์ปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการแบ่งนิวเคลียสอะตอมไปจนถึงส่วนประกอบของนิวคลีออนเป็นที่เข้าใจ มันเท่ากับพลังงานที่จำเป็นในการสร้างนิวเคลียสจากแต่ละอนุภาค

ในการคำนวณพลังงานการสื่อสารของนิวเคลียสมีความจำเป็นต้องรู้ว่ามวลของอนุภาค subatomic การคำนวณแสดงให้เห็นว่ามวลของนิวเคลียสนั้นน้อยกว่าจำนวนนิวเคลียสที่รวมอยู่ในองค์ประกอบของมัน ข้อบกพร่องน้ำหนักเรียกว่าความแตกต่างระหว่างมวลของเคอร์เนลและผลรวมของโปรตอนและอิเล็กตรอน ด้วยความช่วยเหลือของการสื่อสารของมวลและพลังงาน (E \u003d MC 2) เป็นไปได้ที่จะคำนวณพลังงานที่พัฒนาขึ้นในระหว่างการก่อตัวของเคอร์เนล

พลังของพลังงานการสื่อสารหลักสามารถตัดสินได้ตามตัวอย่างต่อไปนี้: ในการก่อตัวของฮีเลียมหลายกรัมพลังงานเดียวกันนี้ผลิตขึ้นเมื่อเกิดการเผาไหม้ของถ่านหินหินหลายตัน

ปฏิกิริยานิวเคลียร์

แกนอะตอมสามารถโต้ตอบกับนิวเคลียสของอะตอมอื่น ๆ การโต้ตอบดังกล่าวเรียกว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ ปฏิกิริยาเป็นสองประเภท

1. ปฏิกิริยาการเชี่ยวชาญ พวกเขาเกิดขึ้นเมื่อแกนที่หนักกว่าอันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์จะสลายตัวลงในน้ำหนักเบา
2. ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ กระบวนการแบ่งกลับ: เมล็ดเคอร์เนลต้องสร้างองค์ประกอบที่หนักกว่า

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ทั้งหมดมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานซึ่งต่อมาใช้ในอุตสาหกรรมในทรงกลมทหารในด้านวิศวกรรมพลังงานและอื่น ๆ

หลังจากอ่านองค์ประกอบของนิวเคลียสอะตอมข้อสรุปต่อไปนี้สามารถดึงได้

1. อะตอมประกอบด้วยเคอร์เนลที่มีโปรตอนและนิวตรอนและอิเล็กตรอนตั้งอยู่รอบ ๆ
2. จำนวนอะตอมจำนวนมากเท่ากับผลรวมของนิวเคลียสของเคอร์เนล
3. นิวคลีนส์จัดขึ้นโดยมีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง
4. จุดแข็งขนาดใหญ่ที่ให้เสถียรภาพแกนอะตอมถูกเรียกว่าพลังงานของนิวเคลียส

แกนอะตอมเป็นระบบที่เกี่ยวข้องกับนิวคลีออนจำนวนมาก สำหรับความแตกแยกอย่างเต็มที่ของเคอร์เนลบนส่วนประกอบและลบพวกเขาในระยะทางไกลจำเป็นต้องมีราคาแพงในการทำงานด้วยพลังงานของพลังงานการสื่อสารเท่ากับงานที่ต้องทำเพื่อแยกแกนกลางกับนิวคลีออนฟรีการสื่อสาร \u003d - แต่ตามกฎหมายในเวลาเดียวกันเท่ากับพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการก่อตัวของนิวเคลียสจากนิวเคลียสฟรีแต่ละอัน การสื่อสารที่เฉพาะเจาะจง - นี่คือพลังงานที่มีผลผูกพันที่มาถึงนิวเคลียสหนึ่ง

มวลข้อบกพร่องการวัดมวลของมวลชนแสดงให้เห็นว่ามวลของนิวเคลียส (ME) นั้นน้อยกว่าผลรวมของส่วนที่เหลือของส่วนที่เหลือของส่วนประกอบของนิวตรอนและโปรตอนฟรี เมื่อหารเคอร์เนล: มวลของนิวเคลียสมักจะน้อยกว่าผลรวมของฝูงชนที่มีอนุภาคฟรี ในการสังเคราะห์เคอร์เนล: มวลของนิวเคลียสที่เกิดขึ้นมักจะน้อยกว่าผลรวมของมวลของอนุภาคฟรีซึ่งเกิดขึ้น

ข้อบกพร่องของมวลคือการวัดพลังงานที่มีผลผูกพันของนิวเคลียสอะตอม ข้อบกพร่องมวลเท่ากับความแตกต่างระหว่างมวลรวมของนิวคลีนทั้งหมดของเคอร์เนลในสถานะอิสระและมวลของเคอร์เนล:

ที่ฉันเป็นมวลของนิวเคลียส (จากไดเรกทอรี) z - จำนวนโปรตอนใน MP Core - มวลของโปรตอนฟรี (จากไดเรกทอรี) n - จำนวนนิวตรอนในเคอร์เนล MN - มวลของ ฟรีนิวตรอน (จากไดเรกทอรี) การลดมวลในระหว่างการก่อตัวของนิวเคลียสหมายความว่าสิ่งนี้จะช่วยลดพลังงานของระบบนิวคลีออน

เคอร์เนลอะตอม - ส่วนกลางของอะตอมที่มวลหลักมีความเข้มข้น (มากกว่า 99.9%) เคอร์เนลถูกชาร์จในเชิงบวกค่าใช้จ่ายของนิวเคลียสกำหนดองค์ประกอบทางเคมีที่ Atom เป็นของ ขนาดของนิวเคลียสของอะตอมต่าง ๆ ประกอบด้วยผู้หญิงหลายคนซึ่งมีขนาดน้อยกว่า 10,000 ครั้งน้อยกว่าขนาดของอะตอม

อะตอมนิวเคลียสศึกษาฟิสิกส์นิวเคลียร์

แกนอะตอมประกอบด้วยนิวเคลียส - โปรตอนที่มีประจุบวกและนิวตรอนที่เป็นกลางที่เชื่อมโยงถึงการมีปฏิสัมพันธ์ที่มั่นคง โปรตอนและนิวตรอนมีช่วงเวลาของการเคลื่อนไหวของตัวเอง (หมุน) เท่ากับ [CH 1] และช่วงเวลาแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับมัน

เคอร์เนลอะตอมถือเป็นคลาสของอนุภาคที่มีโปรตอนและนิวตรอนจำนวนหนึ่งเป็นธรรมเนียมที่เรียกว่า นิวไคลด์.

จำนวนโปรตอนในเคอร์เนลเรียกว่าหมายเลขประจุ - หมายเลขนี้เท่ากับจำนวนลำดับขององค์ประกอบที่ Atom การเฉลิมฉลองของ Mendeleev เป็นของ จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสกำหนดโครงสร้างของเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมที่เป็นกลางและดังนั้นคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบที่สอดคล้องกัน จำนวนนิวตรอนในเคอร์เนลเรียกว่า หมายเลขไอโซโทป . เมล็ดที่มีโปรตอนจำนวนเท่ากันและตัวเลขนิวตรอนที่แตกต่างกันเรียกว่าไอโซโทป เมล็ดที่มีนิวตรอนจำนวนเท่ากัน แต่ในโปรตอนที่แตกต่างกัน - เรียกว่าด้วยการวาด เงื่อนไขของไอโซโทปและไอโซนยังใช้เป็นแอปพลิเคชันกับอะตอมที่มีเมล็ดที่ระบุรวมถึงการระบุลักษณะที่ไม่ร่องรอยขององค์ประกอบทางเคมี จำนวนของนิวเคลียสทั้งหมดในเคอร์เนลเรียกว่าหมายเลขมวล () และประมาณเท่ากับมวลเฉลี่ยของอะตอมที่ระบุในตาราง Mendeleev nuclides ที่มีจำนวนมหาศาล แต่โดยองค์ประกอบของนิวตรอนที่แตกต่างกันเป็นธรรมเนียมที่จะโทรหาโดย Isobami

เช่นเดียวกับระบบควอนตัมที่เคอร์เนลอาจอยู่ในสถานะที่น่าตื่นเต้นและในบางกรณีเวลาของชีวิตจะถูกคำนวณเป็นเวลาหลายปี รัฐที่ตื่นเต้นของนิวเคลียสนี้เรียกว่านิวเคลียร์ไอโซเมอร์

22. ติดต่อสองโลหะ ปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก. ปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก

การรวมกันของปรากฏการณ์ทางกายภาพเนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการระบายความร้อนและไฟฟ้าในโลหะและเซมิคอนดักเตอร์ ฉัน. ผลกระทบของ SeeBek, Peltier และ Thomson ผล SeeBook มันคือในห่วงโซ่ปิดซึ่งประกอบด้วยตัวนำที่แตกต่างกัน, EDC เกิดขึ้น (เทอร์โมพาวเวอร์) หากผู้ติดต่อของผู้ติดต่อได้รับการบำรุงรักษาที่อุณหภูมิที่แตกต่างกัน ในกรณีที่ง่ายที่สุดเมื่อวงจรไฟฟ้าประกอบด้วยตัวนำที่แตกต่างกันสองตัวเรียกว่า เทอร์โมซีโอ้. , หรือเทอร์โมคัปเปิล (ดู เทอร์โมคัปเปิล. ขนาดของเทอร์โมนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของความร้อนเท่านั้น ต. 1 และเย็น ต. 2 ผู้ติดต่อและวัสดุวัสดุ ในช่วงอุณหภูมิขนาดเล็ก, Thermodes อี. สามารถพิจารณาความแตกต่างตามสัดส่วน ( ต. 1 – ต. 2) นั่นคือ อี.= α (ต. 1 –ต. 2) ค่าสัมประสิทธิ์ α มันเรียกว่าความสามารถทางเทอร์โมอิเล็กทริกของคู่ (เทอร์โมไต, สัมประสิทธิ์เทอร์โมพาวเวอร์หรือเทอร์โมที่เฉพาะเจาะจง) มันถูกกำหนดโดยวัสดุของตัวนำ แต่ยังขึ้นอยู่กับช่วงอุณหภูมิ ในบางกรณีด้วยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิαเปลี่ยนเครื่องหมาย ตารางแสดงค่าของ A สำหรับโลหะบางชนิดและโลหะผสมที่เกี่ยวข้องกับ PB สำหรับช่วงอุณหภูมิ 0-100 ° C (เครื่องหมายบวก α มันถูกกำหนดให้กับโลหะที่กระแสกระแสผ่านสเปย์อุ่น) อย่างไรก็ตามตัวเลขที่ระบุในตารางมีเงื่อนไขเนื่องจากวัสดุเทอร์โมพาวเวอร์มีความไวต่อปริมาณของกล้องจุลทรรศน์ของสิ่งสกปรก (บางครั้งนอนอยู่นอกความไวของการวิเคราะห์ทางเคมี) เพื่อวางแนวของเม็ดผลึกความร้อนหรือแม้กระทั่งการประมวลผลวัสดุเย็น ในอสังหาริมทรัพย์นี้ความเทอร์โมนั้นขึ้นอยู่กับวิธีการปฏิเสธวัสดุตามองค์ประกอบ ด้วยเหตุผลเดียวกันความร้อนอาจเกิดขึ้นในห่วงโซ่ประกอบด้วยวัสดุเดียวกันต่อหน้าอุณหภูมิลดลงหากส่วนต่าง ๆ ของห่วงโซ่อยู่ภายใต้การดำเนินงานทางเทคโนโลยีต่างๆ กับคนอื่น ๆ ปาร์ตี้เทอร์โมคัปเปิล EMF ไม่เปลี่ยนแปลงด้วยการรวมที่สอดคล้องกันในห่วงโซ่ของวัสดุอื่นใด ๆ หากผู้ติดต่อเพิ่มเติมปรากฏในเวลาเดียวกันจะได้รับการบำรุงรักษาที่อุณหภูมิเดียวกัน

หากโลหะนำไปสู่การติดต่อ (สร้างการติดต่อระหว่างพวกเขา) จากนั้นอิเล็กตรอนการนำไฟฟ้าสามารถเคลื่อนย้ายจากตัวนำหนึ่งไปยังอีกที่จุดติดต่อ การดำเนินการของทางออกลดลงด้วยการเพิ่มพลังงานของ Fermi เพื่อทำความเข้าใจปรากฏการณ์ในการเปลี่ยนผ่านของโลหะ - โลหะมีความจำเป็นต้องคำนึงถึงว่าพลังงาน Fermi ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอิเล็กตรอนฟรีในเขตการนำไฟฟ้า - ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนมากขึ้นพลังงาน Fermi มากขึ้น ซึ่งหมายความว่าในการก่อตัวของการเปลี่ยนแปลงบนชายแดน "โลหะ - โลหะ" ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนฟรีในทิศทางที่แตกต่างกันของขอบเขตที่แตกต่างกัน - มันเป็นมากกว่าจากด้านโลหะ (1) ด้วยพลังงานที่มากขึ้นของ fermi การเปลี่ยนความเข้มข้นของอิเล็กตรอนจาก BC เกิดขึ้นในบางภูมิภาคใกล้กับขอบเขตของพาร์ติชันระหว่างโลหะซึ่งเรียกว่าเลเยอร์การเปลี่ยนแปลง (รูปที่ 8.7.3) การเปลี่ยนศักยภาพของสนามไฟฟ้าในช่วงการเปลี่ยนภาพจะแสดงในรูปที่ 8.7.4 ในกระบวนการสร้างการเปลี่ยนพลังงานของ Fermi ในโลหะที่อยู่บนเส้นขอบแตกต่างกันไป โลหะที่มีประจุไฟฟ้าใหญ่ขึ้นประจุบวกและดังนั้นการทำงานของโลหะนี้จะเพิ่มขึ้น

21. ค่าใช้จ่ายที่ครบกำหนดชำระและไม่บริสุทธิ์ของเซมิคอนดักเตอร์ p-type และการนำประเภท n-type การติดต่อ P-N ของสองเซมิคอนดักเตอร์ ในเซมิคอนดักเตอร์ของตัวเองจำนวนอิเล็กตรอนและหลุมที่ปรากฏในระหว่างการทำลายอิเล็กตรอนและหลุมเท่ากันฉัน การนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ของตัวเองนั้นมีอยู่อย่างเท่าเทียมกันกับอิเล็กตรอนและหลุมฟรี ค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์กึ่งตัวนำที่ไม่บริสุทธิ์หากคุณแนะนำความจุในเซมิคอนดุกที่มีความจุมากกว่าของเซมิคอนดักเตอร์ของคุณเองเซมิคอนดักเตอร์ผู้บริจาคจะเกิดขึ้น (ตัวอย่างเช่นเมื่อมีการเปิดตัวซิลิคอนในคริสตัลซิลิคอน หนึ่งในห้าอิเล็กทรอนิกส์อาร์เซนซิควาเลนซ์ยังคงเป็นอิสระ) ในเซมิคอนดักเตอร์ผู้บริจาคอิเล็กตรอนเป็นหลักและรูที่มีผู้ให้บริการที่ไม่ใช่ค่าใช้จ่ายหลัก สารกึ่งตัวนำดังกล่าวเรียกว่า Semiconductors N-type และการนำไฟฟ้าถูกฝังตัวด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ในเซมิคอนดักเตอร์ส่วนผสมที่มีความจุน้อยกว่าของเซมิคอนดักเตอร์ของตัวเอง Semiconductor ตัวรับจะถูกสร้างขึ้น (ตัวอย่างเช่นเมื่อแนะนำใน Silicon Crystal Trivalent อินเดียอะตอมอินเดียนแต่ละตัวไม่มีอิเล็กตรอนหนึ่งในรูปแบบการเชื่อมต่อ ParenoElectronic กับหนึ่งในอะตอมซิลิคอนใกล้เคียงความสัมพันธ์ที่ไม่สำเร็จแต่ละอันนั้นเป็นรู) ใน Semiconductors ตัวรับสัญญาณหลุมเป็นหลักและอิเล็กตรอนเป็นผู้ให้บริการค่าใช้จ่ายที่ไม่ใช่การขุด เซมิคอนดักเตอร์ดังกล่าวเรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P และการนำของหลุม อะตอมที่ไม่บริสุทธิ์ห้าหมายถึงเรียกว่า ผู้บริจาค: พวกเขาเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนฟรี อะตอมแต่ละชิ้นของสิ่งเจือปนดังกล่าวเพิ่มอิเล็กตรอนส่วนเกินหนึ่งชิ้น ในกรณีนี้จะไม่เกิดขึ้นรูที่ไม่จำเป็น อะตอมที่ไม่บริสุทธิ์ในโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์กลายเป็นไอออนที่มีค่าใช้จ่ายในเชิงบวก การนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์จะถูกกำหนดเป็นหลักโดยจำนวนอิเล็กตรอนฟรีของสิ่งสกปรก โดยทั่วไปค่าการนำไฟฟ้าประเภทนี้เรียกว่าการนำ n-ประเภทและเซมิคอนดักเตอร์เอง - เซมิคอนดักเตอร์ น.-type ในการแนะนำของสิ่งเจือปนที่ผ่านการคัดเลือกหนึ่งในพันธะ Valence ของเซมิคอนดักเตอร์กลายเป็นว่างซึ่งเทียบเท่ากับการก่อตัวของหลุมและการเรียกเก็บเงินในเชิงลบไอออนในเชิงลบ ดังนั้นในกรณีนี้ความเข้มข้นของรูจะเพิ่มขึ้น สิ่งสกปรกของประเภทนี้เรียกว่า ผู้ยอมรับและและการนำไฟฟ้าเนื่องจากการแนะนำของสิ่งเจือปนตัวรับเรียกว่าการนำไปใช้งาน r-type เซมิคอนดักเตอร์ของสายพันธุ์นี้เรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์ r-type

20. ทฤษฎีโซนของของแข็ง โลหะ, ไดอิเล็กทริกและเซมิคอนดักเตอร์

ทฤษฎีร่างกายที่เป็นของแข็ง - ทฤษฎีเครื่องกลควอนตัมของการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนในร่างกายที่เป็นของแข็ง

ตามกลศาสตร์ควอนตัมอิเล็กตรอนฟรีอาจมีพลังงานใด ๆ - สเปกตรัมพลังงานของพวกเขาต่อเนื่อง อิเล็กตรอนที่เป็นของรุ่นที่แยกได้มีค่าพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องบางอย่าง ในร่างกายที่เป็นของแข็งสเปกตรัมพลังงานของอิเล็กตรอนนั้นแตกต่างกันเป็นหลักมันประกอบด้วยโซนพลังงานที่อนุญาตแยกจากกันโดยโซนของพลังงานต้องห้าม

เครื่องฉนวน (ฉนวนกันความร้อน) - สารไฟฟ้าที่ไม่ใช่กระแสไฟฟ้าในทางปฏิบัติ ความเข้มข้นของผู้ให้บริการชาร์จฟรีในไดอิเล็กทริกไม่เกิน 10 8 ซม. -3 คุณสมบัติหลักของไดอิเล็กทริกคือความสามารถในการโพลาไรซ์ในสนามไฟฟ้าภายนอก จากมุมมองของทฤษฎีโซนของร่างกายที่เป็นของแข็งอิเล็กทริกเป็นสารที่มีโซนทนความกว้างมากกว่า 3 EV เซมิคอนดักเตอร์ - จากเซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทริกแตกต่างจากความจริงที่ว่าความกว้างของโซนต้องห้ามแยกเขต Valence จากโซนการนำมันมีน้อยกว่ามาก (สิบครั้ง) สำหรับ ต. \u003d 0 โซน Valence ในเซมิคอนดักเตอร์เช่นเดียวกับในไดอิเล็กทริกทั้งหมดเต็มไปด้วยและกระแสไฟในตัวอย่างไม่สามารถไหลได้ แต่เนื่องจากความจริงที่ว่าพลังงานδมีขนาดเล็กแล้วมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเล็กน้อยส่วนหนึ่งของอิเล็กตรอนสามารถไปที่โซนการนำ (รูปที่ 3) จากนั้นกระแสไฟฟ้าในสารจะเป็นไปได้และทันทีในสอง "ช่อง"

ครั้งแรกในเขตการนำไฟฟ้า, อิเล็กตรอน, การรับพลังงานในสนามไฟฟ้ากำลังเคลื่อนไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น ประการที่สองการมีส่วนร่วมในกระแสไฟฟ้าจะได้รับ ... ระดับว่างเปล่าที่เหลืออยู่ในเขต Valence โดยอิเล็กตรอนที่ออกจากเขตการนำไฟฟ้า อันที่จริงหลักการ Pauli ช่วยให้อิเล็กตรอนใด ๆ ในระดับที่ให้การปลดปล่อยในเขต Valence แต่การใช้ระดับนี้เขาออกจากเขาฟรี ระดับของตัวเอง ฯลฯ หากคุณทำตามการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนตามระดับในโซนวาเลนซ์และสำหรับการเคลื่อนไหวของระดับที่ว่างเปล่าก็ปรากฎว่าระดับเหล่านี้มีชื่อวิทยาศาสตร์ รูยังกลายเป็นผู้ให้บริการในปัจจุบัน จำนวนหลุมนั้นเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ปรับใช้ในโซนการนำ (เรียกว่า การนำไฟฟ้า) แต่หลุมมีประจุบวกเพราะหลุมเป็นอิเล็กตรอนที่หายไป

อิเล็กตรอนโลหะในโลหะในที่สุด "ลืม" กำเนิดอะตอมของพวกเขาระดับของพวกเขาเป็นหนึ่งโซนกว้างมาก มันเต็มไปด้วยเพียงบางส่วนเท่านั้น (จำนวนอิเล็กตรอนน้อยกว่าจำนวนระดับ) ดังนั้นจึงอาจเรียกว่าโซนการนำ (รูปที่ 6) มันชัดเจนว่า ในโลหะกระแสไฟฟ้าสามารถไหลและอุณหภูมิศูนย์. ยิ่งไปกว่านั้นด้วยความช่วยเหลือของกลศาสตร์ควอนตัมคุณสามารถพิสูจน์ได้ว่า โลหะที่เหมาะ (ตาข่ายที่ไม่มีข้อบกพร่อง) เมื่อใด ต. \u003d 0 ปัจจุบันต้องไหลโดยไม่มีความต้านทาน [2]!

น่าเสียดายที่ไม่มีคริสตัลในอุดมคติและเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้อุณหภูมิเป็นศูนย์ได้ ในความเป็นจริงอิเล็กตรอนสูญเสียพลังงานมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมตาข่ายสั่นดังนั้น ความต้านทานโลหะจริงเติบโตด้วยอุณหภูมิ (แตกต่างจากความต้านทานของเซมิคอนดักเตอร์) แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือที่อุณหภูมิใด ๆ ค่าการนำไฟฟ้าของโลหะนั้นสูงกว่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์อย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากมีอิเล็กตรอนอีกมากมายในโลหะที่สามารถดำเนินการกระแสไฟฟ้าได้

19. โมเลกุล เนคไททางเคมี สเปกตรัมโมเลกุล การดูดซึมของแสง การแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเองและบังคับ เครื่องกำเนิดควอนตัมออปติคอล

โมเลกุล - อนุภาคที่เป็นกลางด้วยไฟฟ้าที่เกิดจากพันธะโควาเลนด์สองตัวหรือมากกว่าของอะตอมอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารเคมี

การสื่อสารทางเคมี - นี่คือการโต้ตอบของสองอะตอมที่ดำเนินการโดยการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน เมื่อพันธะเคมีเกิดขึ้นอะตอมมักจะได้รับเปลือกนอกแปดอิเล็กตรอน (หรือสองอิเล็กตรอน) ที่มีความเสถียรสอดคล้องกับโครงสร้างของอะตอมของก๊าซเฉื่อยที่ใกล้ที่สุด แยกแยะ สายพันธุ์ต่อไป การสื่อสารทางเคมี: โควาเลนท์ (ขั้วโลกและไม่ใช่ขั้วหนังการแลกเปลี่ยนและผู้บริจาค - ตัวรับ) เกี่ยวกับอิออน, ไฮโดรเจน และ โลหะ.

สเปกตรัมโมเลกุล - สเปกตรัมการดูดซึมการปล่อยหรือการกระเจิงที่เกิดจากการเปลี่ยนโมเลกุลควอนตัมจากพลังงานหนึ่ง สถานะไปยังอีก นางสาว. กำหนดโดยองค์ประกอบของโมเลกุลโครงสร้างของมันลักษณะของสารเคมี การสื่อสารและการโต้ตอบกับภายนอก ฟิลด์ (และดังนั้นด้วยอะตอมและโมเลกุลโดยรอบ) น้า ลักษณะ M. S เป็นลักษณะ ให้รางวัลก๊าซโมเลกุลเมื่อไม่มีการขยายความดันสเปกตรัม: สเปกตรัมดังกล่าวประกอบด้วยเส้นแคบ ๆ ที่มีความกว้างคันโยกเพิ่มเติม การดูดซึม sveta - ลดความเข้มของแสง การแผ่รังสีเมื่อผ่าน K - L วันพุธเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับมันอันเป็นผลมาจากการที่พลังงานแสงเคลื่อนเข้าสู่คนอื่น ๆ ประเภทของพลังงานหรือแสง การแผ่รังสี ฯลฯ องค์ประกอบสเปกตรัม OSN กฎหมายของ P. p. ความเข้มที่มีผลผูกพัน ผม. พวงของแสงที่ผ่านชั้นของความหนาปานกลางดูดซับ l s. ความเข้มของลำแสงที่ตกลงมา ผม. 0, เป็นกฎหมายของ bucker ที่เป็นอิสระจากความเข้มของแสง coeff naz ตัวบ่งชี้การดูดซับและตามกฎแล้วมันแตกต่างกันสำหรับความยาวของคลื่นที่แตกต่างกันกฎหมายนี้ได้รับการจัดตั้งขึ้นโดย P. Bouguer (P. Bouguer, 1729) และต่อมาลบตามทฤษฎีโดย I. Lambert (JN Lambert, 1760) ที่เรียบง่ายมาก สมมติฐานที่ทางเดินของชั้นของการไหลของแสงความเข้มของสารลดลงตามสัดส่วนบางอย่างขึ้นอยู่กับความหนาของชั้นเท่านั้น l., I.e. di / L =

กระบวนการของการแผ่รังสีของอะตอมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเป็นสองประเภท: เกิดขึ้นเองและถูกบังคับ ด้วยการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเองอะตอมเคลื่อนย้ายจากระดับพลังงานส่วนบนไปยังส่วนล่างที่เป็นธรรมชาติโดยไม่มีอิทธิพลจากภายนอกบนอะตอม การแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเองของอะตอมนั้นเกิดจากความไม่แน่นอนของสถานะส่วนบน (ตื่นเต้น) เนื่องจากอะตอมนั้นไม่ช้าก็เร็วจากพลังงานกระตุ้นโดยการแผ่รังสีของโฟตอน อะตอมต่าง ๆ เปล่งออกมาเองตามธรรมชาติ โดยไม่คำนึงถึงซึ่งกันและกันและสร้างโฟตอนที่ใช้ในทิศทางที่แตกต่างกันมีขั้นตอนและทิศทางโพลาไรซ์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเองนั้นไม่ต่อเนื่องกัน การแผ่รังสีอาจเกิดขึ้นในกรณีที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ของνทำหน้าที่เป็นอะตอมที่น่าตื่นเต้นที่ตอบสนองอัตราส่วนHν \u003d em-en ที่ em และ en -ergy ของสถานะควอนตัมของอะตอม (ความถี่ν เรียกว่าเรโซแนนท์) การแผ่รังสีที่เกิดขึ้นถูกบังคับ ในแต่ละการกระทำของการแผ่รังสีบังคับสองโฟตอนมีส่วนร่วม หนึ่งในนั้นการแพร่กระจายจากแหล่งภายนอก (แหล่งภายนอกสำหรับอะตอมที่ถือว่าสามารถเป็นอะตอมใกล้เคียง) ส่งผลกระทบต่ออะตอมซึ่งเป็นผลมาจากโฟตอนที่ปล่อยออกมา โฟตอนทั้งสองมีทิศทางเดียวกันกับการแพร่กระจายและโพลาไรซ์เช่นเดียวกับความถี่และขั้นตอนเดียวกัน นั่นคือการแผ่รังสีที่บังคับนั้นสอดคล้องกับการบังคับเสมอ เครื่องกำเนิดควอนตัมออปติคอล (OCG) หรือเลเซอร์เป็นเพียง

แหล่งที่มาของแสงโมโนโครมที่ทรงพลัง หลักการของการเพิ่มแสงด้วย

ความช่วยเหลือของระบบอะตอมถูกเสนอครั้งแรกในปี 1940 V.A ผู้ผลิต.

อย่างไรก็ตามเหตุผลในการสร้างควอนตัมแสง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้รับเฉพาะในปี 1958 Ch. เมืองและ A. Shavlov ขึ้นอยู่กับ

ความสำเร็จในการพัฒนาอุปกรณ์ควอนตัมในวงวิทยุ ครั้งแรก

เครื่องกำเนิดควอนตัมออปติคอลถูกนำไปใช้ใน I960 มันเป็น ogg ด้วย

คริสตัล Rubin เป็นสารทำงาน สร้างการผกผัน

ประชากรในมันดำเนินการโดยการปั๊มสามระดับ

ใช้มักจะอยู่ในแอมพลิฟายเออร์ควอนตัม Paramagnetic

18. ทฤษฎีความเป็นกลางของการนำไฟฟ้า

ทฤษฎีควอนตัมของการนำไฟฟ้าของโลหะ - ทฤษฎีการนำไฟฟ้าตามกลศาสตร์ควอนตัมและ Fermi Quantum สถิติ - Dirac - แก้ไขคำถามของการนำไฟฟ้าของโลหะซึ่งพิจารณาในฟิสิกส์คลาสสิก การคำนวณการนำไฟฟ้าของโลหะทำบนพื้นฐานของทฤษฎีนี้นำไปสู่การแสดงออกสำหรับการนำไฟฟ้าเฉพาะของโลหะที่ ลักษณะที่ปรากฏ เตือนให้นึกถึงสูตรคลาสสิก (103.2) สำหรับ กรัมแต่มันมีเนื้อหาทางกายภาพที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง ที่นี่ p - ความเข้มข้นของการนำอิเล็กตรอนในโลหะ, á l. F. ñ - ความยาวเฉลี่ยของไมล์สะสมฟรีของอิเล็กตรอนที่มีพลังงานของ fermi, á ยู. F. ñ - ความเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ทางความร้อนของอิเล็กตรอนดังกล่าว

ข้อสรุปที่ได้รับบนพื้นฐานของสูตร (238.1) ปฏิบัติตามข้อมูลการทดลองอย่างเต็มที่ ทฤษฎีควอนตัมของการนำไฟฟ้าของโลหะโดยเฉพาะอธิบายการพึ่งพาการนำไฟฟ้าเฉพาะที่อุณหภูมิ: กรัม ~ 1/ต. ทฤษฎีคลาสสิกให้สิ่งนั้น กรัม ~ 1 /) รวมถึงค่าขนาดใหญ่ผิดปกติ (ประมาณหลายร้อยตาข่าย) ความยาวเฉลี่ยของไมล์สะสมฟรีของอิเล็กตรอนในโลหะ

17. ความจุความร้อนของของแข็ง ในฐานะที่เป็นรูปแบบที่มั่นคงเราพิจารณาความขัดแย้งคริสตัลที่สร้างขึ้นอย่างถูกต้องในโหนดซึ่งอนุภาค (อะตอม, ไอออน, โมเลกุล) ที่ได้รับการยอมรับสำหรับจุดวัสดุที่มีความผันผวนใกล้กับตำแหน่งสมดุลของพวกเขา - ตาข่ายโหนด - ในสามทิศทางตั้งฉากกัน ดังนั้นสามองศาอิสระของอิสรภาพจะมีสาเหตุมาจากแต่ละองค์ประกอบของตาข่ายคริสตัลซึ่งแต่ละแห่งตามกฎหมายของพลังงานที่เทียบเท่าในองศาอิสระมีพลังงาน kt..

พลังงานภายในสวดมนต์สวดมนต์

ที่ไหน น. ก. - Avogadro คงที่; น. ก. เค.= อาร์ (อาร์ - ค่าคงที่ของก๊าซโมลาร์) ความจุความร้อนกรามของร่างกายที่เป็นของแข็ง

i.e. ความจุความร้อนกราม (อะตอม) วิธีการทางเคมี ในคริสตัล

ความจุความร้อนปริมาณความร้อนที่ใช้ในการเปลี่ยนอุณหภูมิ 1 ° C ตามคำจำกัดความที่เข้มงวดมากขึ้น ความจุความร้อน - ค่าอุณหพลศาสตร์กำหนดโดยนิพจน์:

ที่ไหนδ ถาม - จำนวนของความร้อนที่รายงานโดยระบบและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่อุณหภูมิเป็น DELTA; T. อัตราส่วนของความแตกต่างที่ จำกัด δ ถาม/ δtเรียกว่าค่าเฉลี่ย ความร้อนเย็นทัศนคติของค่าเล็ก ๆ ที่ไม่ จำกัด D Q / DT - จริง ความร้อนเย็น. ตั้งแต่ D. ถาม ไม่ใช่ฟังก์ชั่นที่แตกต่างกันของฟังก์ชั่นสถานะแล้ว ความจุความร้อน ขึ้นอยู่กับเส้นทางของการเปลี่ยนแปลงระหว่างสองสถานะของระบบ แยกแยะ ความจุความร้อน ระบบทั่วไป (J / K) เฉพาะ ความจุความร้อน [J / (r · k)], กราม ความจุความร้อน [J / (MOL · k)] ในด้านล่างทั้งหมดสูตรค่าโมลามจะใช้ ความจุความร้อน.

16. ความหลากหลายของระบบอนุภาค

การเสื่อมสภาพในกลศาสตร์ควอนตัมคือค่าบางอย่าง f.การอธิบายระบบทางกายภาพ (อะตอมของโมเลกุล ฯลฯ ) มีค่าเท่ากันสำหรับสถานะที่แตกต่างกันของระบบ จำนวนรัฐที่แตกต่างกันดังกล่าวที่ตรงกับค่าเดียวกัน f.เรียกว่าทวีคูณของ V. ของค่านี้ การเสื่อมสภาพบี ทฤษฎีควอนตัม - การแยกการดำรงอยู่ รัฐของระบบควอนตัมในการเรียงลำดับใหม่ของ Ne-Paradise ค่า แต่ ใช้ค่าเดียวกัน ผู้ประกอบการที่สอดคล้องกับขนาดนี้มีชุดของ Eigenfunctions อิสระเชิงเส้นที่ตรงกับตัวเอง ความหมาย แต่. จำนวน ถึง naz หลายความเสื่อมของเขาเอง ค่า แต่มันสามารถ จำกัด หรือไม่มีที่สิ้นสุด; เค. สามารถใช้ค่าที่ไม่ต่อเนื่องหรือต่อเนื่อง ด้วยการทวีคูณที่ไม่มีที่สิ้นสุด (พลังงานอย่างต่อเนื่อง) degenerate เช่นของตัวเอง ค่าของตัวดำเนินการพลังงานของอนุภาคฟรีในทุกทิศทางแรงกระตุ้น (ต. และ -mas และพลังงานอนุภาค)

15. หลักการของเอกลักษณ์ของอนุภาค Fermions และ Bosons ฟังก์ชั่นการกระจายสำหรับ Bosons และ Fermions

Fermions และ Bosons ฟังก์ชั่นการกระจายสำหรับ Bosons และ Fermions บูม (จากนามสกุลฟิสิกส์ Bose) - อนุภาคที่มีทั้งชุดหมุน คำนี้ถูกเสนอโดยแพทย์โดย Dirac Bosons ซึ่งแตกต่างจาก Fermions เป็นผู้ใต้บังคับบัญชาของ Bose - Einstein สถิติซึ่งช่วยให้ในสถานะควอนตัมหนึ่งของอนุภาคที่เหมือนกันไม่ จำกัด จำนวน ระบบจาก Bosons จำนวนมากอธิบายโดยสมมาตรเมื่อเทียบกับการเรียงสับเปลี่ยนของอนุภาคที่มีฟังก์ชั่นคลื่น Bosons เบื้องต้นและแยกความแตกต่างของคอมโพสิต

Bosons เบื้องต้นเป็นฟิลด์การสอบเทียบ Quanta ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ของ Fermentary Fermions (Leptons และ Quarks) มีปฏิสัมพันธ์ในรูปแบบมาตรฐาน Bosons การสอบเทียบเหล่านี้รวมถึง:

โฟตอน (ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า)

gluoon (การโต้ตอบที่แข็งแกร่ง)

w ±และ z-bosons (มีปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ)

Fermion - อนุภาค (หรือ Quasiparticle) ที่มีค่ากึ่งกลางของด้านหลัง ชื่อของเขาได้รับเพื่อเป็นเกียรติแก่ฟิสิกส์ Enrico Fermi

ตัวอย่างของ Fermions: Quarks (พวกเขาสร้างโปรตอนและนิวตรอนซึ่งยังเป็น Fermions), Leptons (อิเล็กตรอน, มิลมอนส์, Tau-Leptons, Neutrinos), รู (Quasipartes ในการละเมิด)

Fermions เป็นผู้ใต้บังคับบัญชาต่อสถิติ Fermi - Dirac: ในสถานะควอนตัมหนึ่งอาจไม่มีอนุภาคไม่เกินหนึ่ง (หลักการ Pauli) หลักการของการห้ามของพอลมีหน้าที่รับผิดชอบต่อความมั่นคงของเปลือกหอยของอะตอมทำให้มีอยู่จริง องค์ประกอบทางเคมี. นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณมีความเสื่อมโทรมภายใต้การกระทำของแรงกดดันสูง (ดาวนิวตรอน) ฟังก์ชั่นคลื่นของระบบของ fermions ที่เหมือนกัน antisymmetric เทียบกับการเปลี่ยนแปลงของสอง fermions ใด ๆ ระบบควอนตัมประกอบด้วยชิ้นส่วนที่แตกต่างกันของ fermions ตัวเองเป็น fermion (ตัวอย่างเช่นแกนที่มีมวลแปลก ๆ ก.; อะตอมหรือไอออนที่มีผลรวมคี่ ก. และจำนวนอิเล็กตรอน)

ฟังก์ชั่นการกระจายสำหรับ Fermions และ Bosons สามารถรับได้อย่างง่ายดายภายในวงดนตรีที่มีขนาดใหญ่เลือกชุดของอนุภาคทั้งหมดในสถานะควอนตัมของ L. ระบบในสถานะนี้เป็นระบบย่อยพลังงานของระบบในสถานะนี้คือ \u003d การแสดงออกสำหรับศักยภาพทางอุณหพลศาสตร์ มีรูปแบบ

pl \u003d -appe exr [(c-ate) ^ a / (AG)]

สำหรับ fermions \u003d 0, 1; ดังนั้น

pl \u003d -kt ใน] (3.1)

สำหรับ Bosons n ^ \u003d 0, 1, 2, ... การค้นหาจำนวนของความก้าวหน้าทางเรขาคณิตที่ไม่มีที่สิ้นสุดเราได้รับ

fY \u003d W ใน] (3.2)

และค.< 0 Средние числа заполнения (или функции распре­деления) получаются с помощью термодинамического равенства

<"А> - F (ex) \u003d ดังนั้น (3.1) และ (3.2) มี

KEA\u003e \u003d Exp [(EA-FI) / (H ") RIT- (3-3\u003e

เครื่องหมายบวกหมายถึง fermions เครื่องหมายลบ -Boson ศักยภาพ HEX / 1 ถูกกำหนดจากฟังก์ชั่นการจัดจำหน่ายมาตรฐาน:

$ expl (ea- "i) v) j + 1 \u003d n" (3 "4)

โดยที่ n คือจำนวนของอนุภาคทั้งหมดในระบบ แนะนำความหนาแน่นของสถานะ P (e) คุณสามารถเขียนความเท่าเทียมกัน (3.4) เป็น

n \u003d jde p (e) f (e) (3.5)

ในปี 1932 หลังจากเปิดโปรตอนและนิวตรอนนักวิทยาศาสตร์ D.D Ivanenko (สหภาพโซเวียต) และ V. Heisenberg (เยอรมนี) ถูกวางแบบจำลองโปรตอนนิวตรอนของนิวเคลียสของอะตอม

ตามรุ่นนี้:
- เมล็ดขององค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดประกอบด้วยนิวเคลียส: โปรตอนและนิวตรอน
- ค่าใช้จ่ายนิวเคลียสจะครบกำหนดโดยโปรตอนเท่านั้น
- จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเท่ากับจำนวนลำดับขององค์ประกอบ
- จำนวนนิวตรอนเท่ากับความแตกต่างระหว่างจำนวนมวลและจำนวนโปรตอน (n \u003d a-z)

การกำหนดเงื่อนไขของแกนของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี:

x - สัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมี

A คือหมายเลขมวลที่แสดง:
- มวลของนิวเคลียสในหน่วยอะตอมทั้งหมดของมวล (a.e.m)
(1a.e.m. \u003d 1/12 มวลของอะตอมคาร์บอน)
- จำนวนนิวเคลียสในเคอร์เนล
- (a \u003d n + z) ที่ n คือจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอม

Z - หมายเลขประจุที่แสดง:
- ค่าใช้จ่ายของนิวเคลียสในค่าใช้จ่ายไฟฟ้าระดับประถมศึกษา (E.E.Z)
(1e.f. \u003d การชาร์จอิเล็กตรอน \u003d 1.6 x 10 -19 cb)
- จำนวนโปรตอน
- จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอม
- หมายเลขซีเรียลในตาราง Mendeleev

มวลของนิวเคลียสมักจะน้อยกว่าผลรวมของมวลของส่วนที่เหลือของโปรตอนและนิวตรอนส่วนประกอบของมัน
นี่คือการอธิบายโดยความจริงที่ว่าโปรตอนและนิวตรอนในเคอร์เนลนั้นดึงดูดซึ่งกันและกันอย่างมาก เพื่อตัดการเชื่อมต่อพวกเขาคุณต้องใช้เวลาทำงานมากมาย ดังนั้นพลังงานทั้งหมดของเคอร์เนลจึงไม่เท่ากับพลังงานของส่วนที่เหลือของส่วนประกอบของอนุภาค มันมีขนาดเล็กน้อยกว่าการทำงานเพื่อเอาชนะแรงดึงดูดของนิวเคลียร์
ความแตกต่างระหว่างมวลของเคอร์เนลและผลรวมของมวลของโปรตอนและนิวตรอนเรียกว่าข้อบกพร่องของมวล

พลังงานการสื่อสารนิวเคลียร์อะตอม

แกนอะตอมเป็นระบบที่เกี่ยวข้องกับนิวคลีออนจำนวนมาก
สำหรับความแตกแยกอย่างเต็มที่ของเคอร์เนลบนส่วนประกอบและลบพวกเขาในระยะทางไกลจากกันและกันจำเป็นต้องมีราคาแพงในการทำงาน

พลังงานการสื่อสารเรียกว่าพลังงานเท่ากับงานที่ต้องทำเพื่อแยกเคอร์เนลบนนิวคลีออนฟรี

e การสื่อสาร \u003d -

ภายใต้กฎหมายการอนุรักษ์พลังงานที่มีผลผูกพันนั้นเท่ากับพลังงานที่จัดสรรในระหว่างการก่อตัวของนิวเคลียสจากนิวคลีออนฟรีแต่ละตัว

การสื่อสารที่เฉพาะเจาะจง

นี่คือพลังงานที่มีผลผูกพันที่มาถึงนิวเคลียลหนึ่ง

หากคุณไม่นับนิวเคลียสที่ง่ายที่สุดพลังงานที่มีผลผูกพันเฉพาะจะคงที่และเท่ากับ 8 MEV / นิวเคลียส พลังงานการสื่อสารที่เฉพาะเจาะจงสูงสุด (8.6 MEV / นิวเคลียส) มีองค์ประกอบที่มีจำนวนมวลตั้งแต่ 50 ถึง 60 เคอร์เนลขององค์ประกอบเหล่านี้มีเสถียรภาพมากที่สุด

เป็นนิวเคลียสนิวเคลียสโอเวอร์โหลดพลังงานการสื่อสารที่เฉพาะเจาะจงลดลง
สำหรับองค์ประกอบในตอนท้ายของตาราง Mendeleev มันคือ 7.6 MEV / Nucleon (ตัวอย่างเช่นสำหรับยูเรเนียม)

การแยกพลังงานเนื่องจากการแยกหรือการสังเคราะห์แกนกลาง

เพื่อที่จะแยกเคอร์เนลเพื่อใช้พลังงานบางอย่างเพื่อเอาชนะแรงนิวเคลียร์
เพื่อสังเคราะห์เคอร์เนลจากแต่ละอนุภาคเพื่อเอาชนะคูลอมบ์ของการขับไล่ (สำหรับสิ่งนี้คุณต้องใช้พลังงานเพื่อกระจายอนุภาคเหล่านี้ไปสู่ความเร็วสูง)
นั่นคือการใช้เวลาแยกเคอร์เนลหรือการสังเคราะห์เคอร์เนลควรใช้พลังงานบางชนิด

ในการสังเคราะห์นิวเคลียสในระยะทางต่ำกองกำลังนิวเคลียร์เริ่มทำงานบนนิวเคลียสที่ส่งเสริมให้พวกเขาเคลื่อนที่ด้วยการเร่งความเร็ว
การเร่งนิวเคลียส Emit Gamma Quanta ซึ่งมีพลังงานเท่ากับพลังงานการสื่อสาร

ที่ผลผลิตของปฏิกิริยาการแยกหลักหรือการสังเคราะห์พลังงานจะถูกปล่อยออกมา

มันสมเหตุสมผลที่จะทำความสะอาดความแตกแยกของเคอร์เนลหรือการสังเคราะห์นิวเคลียสหากได้รับ I.e. พลังงานเฉพาะเนื่องจากการแยกหรือการสังเคราะห์จะยิ่งใหญ่กว่าการใช้จ่าย
ตามกราฟการเช็ดพลังงานสามารถรับได้หรือในระหว่างการหาร (แยก) ของนิวเคลียสหนักหรือเมื่อปอดของนิวเคลียสถูกกำหนดค่าซึ่งทำในทางปฏิบัติ

มวลข้อบกพร่อง

การวัดมวลของมวลชนแสดงให้เห็นว่ามวลของนิวเคลียส (ME) นั้นน้อยกว่าผลรวมของส่วนที่เหลือของส่วนที่เหลือของส่วนประกอบของนิวตรอนและโปรตอนฟรี

เมื่อหารเคอร์เนล: มวลของนิวเคลียสมักจะน้อยกว่าผลรวมของฝูงชนที่มีอนุภาคฟรี

ในการสังเคราะห์เคอร์เนล: มวลของนิวเคลียสที่เกิดขึ้นมักจะน้อยกว่าผลรวมของมวลของอนุภาคฟรีซึ่งเกิดขึ้น

ข้อบกพร่องของมวลคือการวัดพลังงานที่มีผลผูกพันของนิวเคลียสอะตอม

ข้อบกพร่องมวลเท่ากับความแตกต่างระหว่างมวลรวมของนิวคลีนทั้งหมดของเคอร์เนลในสถานะอิสระและมวลของเคอร์เนล:

ที่ฉันเป็นมวลของแกนกลาง (จากไดเรกทอรี)
Z - จำนวนของโปรตอนในแกนกลาง
MP - มวลของการพักผ่อนฟรีโปรตอน (จากไดเรกทอรี)
n - จำนวนนิวตรอนในแกนกลาง
MN - มวลของนิวตรอนที่วางอยู่ฟรี (จากไดเรกทอรี)

การลดมวลในการก่อตัวของนิวเคลียสหมายความว่าพลังงานของระบบนิวเคลียสลดลง

เพื่อที่จะทำลายแกนกลางที่แยกจากกันไม่โต้ตอบ (ฟรี) จำเป็นต้องทำงานเพื่อเอาชนะกองกำลังนิวเคลียร์ I.e. แจ้งเคอร์เนลของพลังงานที่แน่นอน ในทางตรงกันข้ามเมื่อเชื่อมต่อนิวคลีออนฟรีในเคอร์เนลพลังงานเดียวกันได้รับการปล่อยตัว (ตามกฎหมายการอนุรักษ์พลังงาน)

• พลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการแยกเคอร์เนลเข้ากับนิวคลีออนแต่ละตัวเรียกว่าพลังงานการสื่อสารหลัก

ฉันจะกำหนดขนาดของพลังงานการสื่อสารหลักได้อย่างไร

วิธีที่ง่ายที่สุดในการค้นหาพลังงานนี้ขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้กฎหมายเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของมวลชนและพลังงานที่เปิดโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันอัลเบิร์ตไอน์สไตน์ในปี 2448

Albert Einstein (1879-1955)
นักฟิสิกส์ทฤษฎีเยอรมันหนึ่งในผู้สร้างฟิสิกส์สมัยใหม่ เปิดกฎหมายของการเชื่อมต่อโครงข่ายของมวลและพลังงานสร้างทฤษฎีพิเศษและทั่วไปของสัมพัทธภาพ

ตามกฎหมายนี้ระหว่างมวล M ของระบบอนุภาคและพลังงานของการพักผ่อน I.e. พลังงานภายใน E 0 ของระบบนี้มีการพึ่งพาอาศัยกันโดยตรง:

ที่ C คือความเร็วของแสงในสุญญากาศ

หากพลังงานของระบบอนุภาคเป็นผลมาจากกระบวนการใด ๆ ที่เปลี่ยนแปลงโดยδe 0 1 จากนั้นสิ่งนี้จะส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันในมวลของระบบนี้โดยδmและการเชื่อมต่อระหว่างค่าเหล่านี้จะแสดงโดยความเท่าเทียมกัน:

δe 0 \u003d δms 2

ดังนั้นเมื่อรวมนิวเคลียสฟรีในแกนกลางเป็นผลมาจากการปล่อยพลังงาน (ซึ่งดำเนินการโดยปล่อยด้วยโฟตอนนี้) มวลของนิวเคลียสควรลดลง กล่าวอีกนัยหนึ่งมวลของแกนกลางมักจะน้อยกว่าผลรวมของมวลของนิวเคลียสซึ่งประกอบด้วย

การขาดมวลของเคอร์เนลδMเมื่อเทียบกับมวลรวมของส่วนประกอบของนิวเคลียสสามารถเขียนได้ดังนี้:

δm \u003d (ZM P + NM N) - M I

ที่ M ฉัน - มวลของแกนกลาง Z และ N คือจำนวนของโปรตอนและนิวตรอนในแกนกลางและ M P และ M N เป็นมวลของโปรตอนฟรีและนิวตรอน

ค่าของδmเรียกว่าข้อบกพร่องมวล การปรากฏตัวของข้อบกพร่องมวลได้รับการยืนยันจากการทดลองจำนวนมาก

คำนวณตัวอย่างเช่นพลังงานที่มีผลผูกพันδe 0 เคอร์เนลของ Deuterium Atom (ไฮโดรเจนหนัก) ประกอบด้วยหนึ่งโปรตอนและนิวตรอนหนึ่งตัว กล่าวอีกนัยหนึ่งเราคำนวณพลังงานที่จำเป็นในการแยกเคอร์เนลบนโปรตอนและนิวตรอน

ในการทำเช่นนี้เราจะกำหนดข้อบกพร่องมวลδMของเคอร์เนลนี้โดยใช้ค่าโดยประมาณของมวลของนิวเคลียสและมวลของอะตอมของดิวเทเรียมอะตอมจากตารางที่สอดคล้องกัน ตามข้อมูลตารางมวลโปรตอนมีค่าเท่ากับ 1.0073 A. e. m., มวล netron - 1,0087 a e. ม. มวลของน้ำมันดินของ Deteteria - 2.0141 A e. m หมายถึงδm \u003d (1.0073 a. e. m. + 1.0087 a. m.) - 2.0141 a. e. m. \u003d 0.0019 a กิน.

เพื่อให้ได้พลังงานของการสื่อสารในจูลต้องแสดงข้อบกพร่องของมวลเป็นกิโลกรัม

พิจารณาว่า 1 a e. m. \u003d 1,6605 10 -27 กก. เราได้รับ:

δM \u003d 1,6605 10 -27 กก. 0.0019 \u003d 0.0032 10 -27 กก.

การแทนที่ค่านี้ของข้อบกพร่องมวลในสูตรพลังงานการสื่อสารเราได้รับ:

พลังงานที่ปล่อยหรือดูดซึมในกระบวนการของปฏิกิริยานิวเคลียร์ใด ๆ สามารถคำนวณได้หากมวลของการโต้ตอบและเกิดขึ้นจากการมีปฏิสัมพันธ์ของนิวเคลียสและอนุภาคเป็นที่รู้จักกัน

คำถาม

1. พลังงานการสื่อสารหลักคืออะไร?
2. บันทึกสูตรเพื่อกำหนดข้อบกพร่องของเคอร์เนลใด ๆ
3. บันทึกสูตรเพื่อคำนวณพลังงานการสื่อสารหลัก

1 ตัวอักษรกรีกδ ("เดลต้า") ถูกสร้างขึ้นเพื่อกำหนดการเปลี่ยนแปลงในปริมาณทางกายภาพที่อยู่ด้านหน้าของสัญลักษณ์ที่วางตัวอักษรนี้