Электроны свободные

Классическая теория не объясняет большой величины длины свободного пробега электронов в металлических кристаллах и не отвечает на вопрос почему электроны проводимости ведут себя подобно газу невзаимодействующих частиц Поскольку ионы расположены в правильной периодической решетке, то электронные волны, как и во всякой периодической структуре, распространяются свободно. Второй важный момент, а именно то, что электроны проводимости лишь редко испытывают рассеяние на других электронах (свободных), обусловлен действием принципа Паули. [c.104]

Рассеяние света с корпускулярной точки зрения. Если считать, что свет состоит из фотонов, каждый из которых несет энергию и импульс Ик, то картина рассеяния света электронами сводится к столкновению между фотонами и электронами. Свободный электрон не может поглотить или испустить фотон, потому что при этом не могут быть одновременно соблюдены законы сохранения энергии и импульса. [c.26]

Расчетные методы квантовой электродинамики успешно применяются и для расчета практически важных процессов взаимодействия Y-квантов с атомами и ядрами. В этих расчетах ядро трактуется просто как точечный, или размазанный по объему ядра, но жестко связанный, заряд Ze. Здесь, конечно, надо иметь в виду, что, кроме таких чисто электромагнитных взаимодействий, могут идти еще фотоядерные реакции (см. гл. IV, И), а также процессы, связанные с поляризуемостью ядер. Однако интерференция между этими разнородными процессами практически отсутствует. Поэтому все их можно рассчитывать независимо. В чисто электромагнитном взаимодействии у-квантов с атомами и ядрами практически важнейшими процессами являются фотоэффект и рождение пар. Фотоэффект состоит в том, что у-квант поглощается атомом, из которого вылетает электрон. Свободный электрон поглотить фотон не может, так как при этом нельзя одновременно соблюсти законы сохранения энергии и импульса. Очевидно поэтому, что фотоэффект в основном будет идти при энергиях, сравнимых с энергией связи электрона в атоме, и что основную роль (порядка 80% при has > /, где I — ионизационный потенциал) будет играть фотоэффект с самой глубокой /С-оболочки атома. И действительно, сечение фотоэффекта резко падает при увеличении энергии у-кванта. Закон сохранения импульса при фотоэффекте практически не действует, потому что ядру фотон может отдать большой импульс, практически не передавая ему энергии (из-за большой массы ядра). Закон сохранения энергии выражается соотношением Эйнштейна [c.339]

Для того чтобы разобраться в этом вопросе, рассмотрим простейший случай электрона, свободно движущегося вдоль оси Ох По сказанному в 17, он будет характеризоваться волновой функцией [c.95]

Согласно зонной теории в кристаллической решетке твердого тела вследствие взаимодействия между электронами соседних атомов создается зона энергетических уровней электронов решетки. Зоны энергии в кристаллах твердого тела подразделяются на полностью занятые электронами — основные (валентные) зоны и частично или целиком не заполненные электронами — свободные зоны (зоны проводимости). Существенное различие между состояниями двух групп электронов ( в основной и свободной зонах) определяется различной степенью связи электронов с атомами в этих зонах. В отличие от валентной зоны в зоне проводимости электроны слабо связаны со своими атомами. В общем случае между основной и свободной зонами существует некоторое энергетическое расстояние АЕз — запрещенная зона, в отличие от которой основную и свободную зоны называют разрешенными. Для перехода электрона из основной зоны в свободную его энергия должка превысить верхний уровень основной зоны па величину, не меньшую ДБз переход из одной зоны в другую осуществляется путем поглощения или отдачи электроном этой энергии. [c.36]

Масса электрона m = 9,108-10 г. Находясь в вакууме и будучи помещен в электрическом поле, электрон свободно перемещается в направлении более высокого потенциала (от минуса к плюсу). [c.360]

Электроны в ТПБ (рис. 6) движутся от истока к стоку в направлении, перпендикулярном поверхности плёнки. Затвором служит металлич. сетка, погружённая в толщу полупроводниковой структуры ТПБ. По принципу действия ТПБ аналогичен ПТШ. Между металлич. сеткой и полупроводником возникает барьер Шоттки. Толщина обеднённой области вблизи проводников сетки определяется напряжением на затворе. Если толщина обеднённой области меньше расстояния между проводниками сетки, канал открыт и электроны свободно движутся к стоку. При достаточно большом напряжении обеднённые [c.9]

Действительно, если линейный размер ферромагнитной частицы равен некоторой величине 8 , то импульс р электрона, свободно распространяющийся в объеме частицы, обладает неопределенностью Ар. Из соотношения неопределенностей Гейзенберга следует, что Ар /г/8 . Часть энергии электрона, обусловленная ограниченными размерами частицы, равна [c.95]

Большинство металлов за исключением металлических стекол имеют кристаллическую структуру. В узлах кристаллической решетки расположены положительно заряженные ионы, а электроны свободно перемещаются в металле. [c.22]

При взаимодействии валентные энергетические зоны атомов перекрываются, образуя общую зону со свободными подуровнями. Это дает возможность валентным электронам свободно перемещаться в пределах этой зоны. [c.19]

Измерения коэффициента Холла и измерение оптической отражательной способности доказывают, что электроны свободны или приблизительно подчиняются теории Друде, даже в тех жидких металлах (Bi, Sb, Ga, Ge и т. д.), в которых дифракционные исследования обнаруживают определенную долю неметаллической связи и поэтому присутствие несвободных электронов (см. раздел 1). Все же у некоторых металлов имеются небольшие отклонения от поведения действительно свободных электронов. В настоящее время невозможно решить, результат ли это ошибок прямых измерений ошибок измерения атомных объемов, используемых в теории для вычисления характеристик свободных электронов нечувствительности теории или действительного отклонения электронов от поведения свободного электронного газа. Ограниченное число измерений сдвига Найта косвенно указывает, что электроны ведут себя как несвободные, не вызывая изменений в сдвиге и, следовательно, в электронных состояниях после плавления. Измерения магнитной восприимчивости по разным причинам не способны подтвердить этого, но обычно вместе с электросопротивлением и эффектом Холла показывают существенное изменение после плавления при образовании свободного электронного газа. Это наводит на мысль (что не соответствует данным по сдвигу Найта), что плотность состояний после плавления значительно изменяется, хотя дело не доходит до положения абсолютно свободных электронов. Сообща- [c.142]

Расширению узкого Дискретного энергетического я-уровня электрона свободного атома в 5-полосу при образовании металлической решетки соответствует расширение шарового слоя s-орбитали вследствие движения коллективизированных s-электронов на большем удалении от ядра. Допустим, что внутренняя сфера s-орбитали, согласно модели жестких соприкасающихся сфер, равна радиусу атома, а внешняя сфера э-орбитали простирается от ядра до центров восьми тетраэдрических междоузлий, окружающих данный атом в плотной или ОЦК структуре. Этот радиус составляет около 1,2/ атома, и толщина шарового s-слоя, где движется основная часть. коллективизированных электронов, составляет, таким образом,, около 0,2R. Перекрывание таких размытых s-орбиталей соседних атомов означает металлическую связь, осуществляемую их коллективизированными э-электронами. В областях перекрытия, максимального в зонах касания сферических атомов, т, е, по направлениям <110> в плотных кубических упаковках й <111> в ОЦК структурах, такое металлическое взаимодействие наиболее сильно. [c.22]

Цель этой главы — изложить электронную теорию металлов с квантовомеханической точки зрения. В разд. 2 будет показано, как из отдельных свободных атомов образуется твердый металл при этом особое внимание уделяется тому факту, что валентные электроны свободного атома при образовании металлического состояния становятся нелокализованными. В разд. 3 и 4 рассматриваются свойства нелокализованных электронов (электронов проводимости) и модели, применяемые для описания их поведения в твердом теле. Подробно обсуждаются две модели 1) модель свободных электронов, из которой можно получить основные выражения для плотности состояний, теплоемкости, магнитной восприимчивости ИТ. д., и 2) модель почти свободных электронов, с помощью которой можно найти величины, определяющие ширину запрещенной зоны. В разд. 5 вводится понятие поверхности Ферми, а в разд. 6 излагаются наиболее эффективные методы определения параметров, характеризующих эту поверхность. Последние три раздела этой главы посвящены анализу роли электронов проводимости в сплавах (разд. 7), ферромагнетизму (разд. 8) и сверхпроводимости (разд. 9). [c.55]

В данном случае принято, что й-электроны свободных атомов переходных металлов являются валентными. Таким образом, валентность Оз равна восьми, Rh и Ir — девяти и Pt — десяти. Считают также, что золото имеет И валентных электронов. [c.244]

Электроны (свободные или связанные) [c.66]

Внешние электроны свободных атомов железа, кобальта и никеля имеют соответственно конфигурацию 5 и Значительная химическая активность этих металлов по отношению к среде, по всей вероятности, обусловлена наличием незаполненного -уровня. [c.89]

Это свойство запирающего слоя объясняется тем, что на границе между дырочным и электронным полупроводниками вследствие взаимной диффузии дырок и электронов образуется переходный слой, не имеющий ни дырок, ни электронов (свободных). В переходном слое возникает электрическое поле, имеющее направление от электронного полупроводника к дырочному. Это поле препятствует движению через переходный слой электронов и дырок. Если приложить напряжение такого знака, чтобы задерживающее поле в переходном слое уменьшилось или совсем уничтожилось, то дырки и электроны смогут проходить через слой и, следовательно, может проходить ток. Если же приложенное напряжение будет совпадать с направлением электрического поля, т. е. усиливать его, то ток проходить не сможет. Это свойство переходного слоя на границе полупроводников использовано для устройства выпрямителей. [c.44]

Электроны, находящиеся вблизи поверхности электрода, испытывают притяжение положительных ионов, находящихся в металле наряду со свободными электронами. Свободные электроны находятся все время в движении. [c.48]

Магнитные измерения информативны при изучении парамагнитных компонентов жидких сред (молекул с неспаренными электронами, свободных радикалов, атомов металлов). Такие компоненты характеризуются значениями магнитной проницаемости р,, большими единицы, или значениями магнитной восприимчивости X = ц — 1, большими нуля. Для многих парамагнитных атомов молярная магнитная восприимчивость оказывается равной [c.167]

Металлическая связь обуслов-пивается взаимодействием ионов и электронов. Свободные электроны, притягиваясь одновременно к нескольким положительно заряженным ионам, обеспечивают связь между ними. [c.25]

Суммируя по всем электронам, свободным а связанным, получаем макроскопическое эффективное сечение [c.405]

Металл состоит из положительных ионов (атомов, лишившихся одного или нескольких электронов) и свободных электронов. Свободные электроны легко переходят от одного иона к другому в объеме металла. Этим объясняется электропроводность и ковкость металла. [c.9]

Электроны могут перемещаться внутри вещества, являясь носителями элементарных отрицательных зарядов. Из электронов свободными могут быть только те, которые находятся на внешних орбитах атома. Количество свободных электронов определяется строением атомов вещества. Свободные электроны могут создавать электрический ток, и если их много в структуре вещества, то оно является проводником электрического тока, т. е. хорошо пропускает движущиеся заряды. Хорошими проводниками являются металлы, уголь (графит), водные растворы кислот, солей и щелочей. [c.3]

По способу получения свободных электронов Р. т. подразделяются на и о н н ы е и электронные. Свободные электроны в ионных трубках образуются за счет бомбардировки холодного катода положит, ионами разреженного (Ю З мм рт. ст.) газа нод действием высокого напряжения. В электронных [c.426]

Металлическая связь возникает при образовании из внешних (относительно слабо связанных с ядром) электронов отрицательно заряженного элек-тронного газа , в результате чего положительно заряженные ионы создают плотную, но пластичную кристаллическую решетку. Электроны, свободно перемещаясь между атомами, обеспечивают высокую электропроводность металлов. Металлическая связь усиливается при повышении концентрации электронного газа . [c.6]

Величину т ч.ашвгют эффективной массой электрона. Приписывая электрону, находящемуся в периодическом поле кристалла, массу т, мы можем считать этот электрон свободным и описывать движение его во внешнем поле так, как описывается движение обычного свободного электрона. [c.150]

Однако такое объяснение является слишком примитивным. Оно основано на представлении об электроне как о шарике , который сталкивается с другим шариком — ионом. Но, как мы знаем, обобществленный электрон это не шарик , а скорее волна, делокализо-ванная по всему кристаллу. Если кристалл имеет идеально правильную структуру (не содержит дефектов), то обобществленный электрон свободно распространяется по такому кристаллу — его с равной вероятностью можно обнаружить у любого атома решетки. Электрическое сопротивление подобного кристалла действительно равнялось бы нулю. [c.180]

В нек-ром приближении можно раздельно рассматривать взаимодействие движущегося иона с электронами (свободными и на внеш. оболочках атомов) и взаимодействие между ядрами иона и атома мишени, считая оба механизма потерь аддитивными, а среду однородной и изотропной (теория Линдхарда — Шарфа — III и о т т а, ЛШШ). Если ввести приведённую безразмерную анергию ионов [c.198]

Процессы переноса, связанные с движением злоктро-нов в металле, также можно исследовать с помощью К. у. Б. В отсутствие колебаний решётки электроны свободно распространяются в металле и описываются плоскими волнами, модулированными с периодом решётки и зависящими от волнового вектора к и номера энергетич. зоны I. Тепловое движение атомов решётки нарушает периодичность и приводит к рассеянию электронов (столкновениям между электронами и фононами), Ф-ция распределения электронов [c.362]

При прохождении электронного пучка через газ возникает пучковая плазма. Обычно для её создания используются пучки электронов с энергией в неск. сотен кэВ. Такие электроны свободно проходят через тонкие фольги и поэтому могут транспортироваться из электронной пушки в лаб. установку, содержащую газ при более высоких давлениях. Осе. процесс взаимодействия быстрых электронов с атома.ми или молеку-лалш газа — ионизация атомов или ионов. Образуемые при этом вторичные электроны имеют энергию, в неск. раз превышающую потенциал ионизации атомов или молекул. Т. о., при прохождении пучка электронов через газ энергия быстрых электронов преобразуется в энергию вторичных электронов (к-рая далее и используется) с высоким коэф. преобразования. Поэтому кпд устройств, возбуждаемых электронным пучком, достаточно велик. Напр., кпд молекулярных, хим. и эксимеркых лазеров, возбуждаемых электронным пучком, > 10%. Однако осн. достоинство возбуждения плазмы электронным пучком — возможность быстрого подвода энергии. Характерные времена возбуждения плазмы электронным пучком 10 с. Благодаря этому электронный пучок используется не только для создания импульсной Н. п., но и для предионизации. В мощных лаб. устройствах электронный пучок создаёт однородную первичную плазму, к-рая далее развивается под действием электрич. импульсного разряда. [c.352]

Посмотрим теперь, что происходит, когда на молекулу действует электромагнитное излучение. Прежде всего папомппм, что правила отбора требуют, чтобы А5 = 0. Следовательно, син-глет-синглетные переходы являются разрешенными, а синглет-триплетные—запрещенными. Поэтому благодаря взаимодействию с электромагнитным излучением молекула может перейти из основного состояния 5о на один из колебательных уровней состояния Si. Поскольку вращательные и колебательные уровни являются неразрешенными, спектр поглощения будет представлять собой широкий бесструктурный переход, что и видим на рис. 6.29 для родамина 6G. Важная особенность красителей состоит в том, что они имеют чрезвычайно большую величину ди-польного матричного элемента ц. Это объясняется тем, что л-электроны свободно движутся на расстояниях, сравнимых с размером молекулы а, а поскольку а — достаточно большая величина, ц также велико (ц еа). Отсюда следует, что сечение поглощения а, которое пропорционально также велико ( 10 см ). Молекула в возбужденном состоянии релакси-рует за очень короткое время (безызлучательная релаксация, Тбезызл 10 с) на самый нижний колебательный уровеньсостояния 5ь С этого уровня она совершает излучательный переход на некоторый колебательный уровень состояния So (флуоресценция). Вероятность перехода определяется соответствую- [c.390]

В предыдущих разделах принципы работы лазеров обсуждались в следующей последовательности вначале рассматривались системы, в которых электроны находятся в связанном состоянии в отдельном атоме или молекуле, затем случаи, когда электрон свободно движется вдоль цепочки атомов в молекуле с сопряженной двойной связью (лазеры на красителях), и наконец, случай, когда электрон свободно движется во всем объеме кристалла (полупроводниковые лазеры). В данном разделе мы рассмотрим один из самых новых и интересных типов лазеров, в активной среде которых электроны являются еще более свободными, чем в рассмотренных выше случаях, а именно лазер на свободных электронах (ЛСЭ). В этом лазере электронный пучок, движущийся со скоростью, близкой к скорости света, пропускается через магнитное поле, создаваемое периодической структурой (называемой вигглером или ондулятором) [c.428]

Частицами, образующими кристалл,, могут быть разноименно заряженные ионы (как в каменной соли), положительно заряженные ионы (как в металлах), нейтральные атомы одного и того же элемента (как в алмазе), нейтрал1>ные атомы различных элементов (к к в карборунде), молекулы (как в, кристаллах льда). Соответственно, по характеру сил притяжения различают ионную, металлическую, ковалектную и межмолеку-лярную (ван-дер-ваальсову) связь. В металлах валентные электроны свободно перемещаются в решетке, образуя электронный газ . Сила притяжения в случае металлической и ковалентной связи объясняется обменным взаимодействием валентных электронов и носит существенно квантовомеханический характер. Сиды отталкивания во всех случаях — квантовомеханического происхождения. [c.32]

На рис. 9, б представлена схема расщепления дискретных энергетических уровней внешних валентных электронов свободного атома ванадия, имею,щего электронную конфигурацию 3d 4э , в широкие энергетические полосы или зоны при образовании металлического кристалла. Сближение атомов вызывает сильное возбуждение, самых внешних 45 -электронов, образующих широкую энергетическую полосу 45-состояний наименее связанных, почти свободных. электронов, осуществляющих электропроводность. G 4з-полосой перекрывается полоса более глубоких, сильнее взаимодействующих с решеткой Зd-элeктpoнoв, осуществляющих прежде всего металлическую связь. Перекрытие 4s-и Зd-пoлo означает возможность переходов любого валентного электрола из 4s- в Зй-состояние и обратно, т. е. коллективизацию всех валентных электронов. Электроны внешней Зр -оболочки остова локализованы на атомах, т. е. не могут переходить от атома к атому, и следовательно, не принимают участия ни в металлической проводимости, ни в металлической связи. Этому отвечает запрещенная зона АЕ, исключающая переходы между полосой проводимости 4s, 3d и валентной зоной Зр. Однака внешняя Зр -оболочка остова также возбуждена, а именно, Испытывает спиновое расщепление, приводящее к асимметрии р-орбиталей,, сохраняющих р-состояние. [c.26]

Металлическую связь можно представить как связь, возникающую за счет сил притяя ения между решеткой из положительно заряженных ионов и окружающим их газом свободных электронов. Свободные электроны не связаны с каким-либо определенным атомом, и их подвижность в ионной решетке обусловливает тепло- и электропроводность. Представления о металлической связи развивались первоначально в направлении объяснения особенностей физических свойств металлов, а объяснению значительной величины сил сцепления между атомами в металлах до последнего- времени уделялось незначительное внимание. [c.25]

В любом электронном приборе взаимодействие переменного электромагнитного поля (эдектромагнитных колебаний или волн) с электронами (свободными или связанными) является основным в его работе. Поле воздействует на электронный поток, создает в нем переменный ток, который, в свою очередь, изменяет поле. В физике такие системы называют самосогласованными. Разумеется, можно, да и нужно, детализировать устройство электронного прибора. Но всегда имеется связка поле-электроны (в более общем виде — поле— активная среда). [c.65]

Ионизация. Основной процесс потери энергии при ионизации одинаков для электронов и для тяжелых заряженных частиц (см. раздел 25). Если движущейся электрон взаимодействует электростатически с атомным электроном достаточно интенсивно и продолжительно, то атомный электрон может быть выброшен, причем остаются положительный ион и свободный электрон. Эти отдельные электрические заряды называются парой ионов, независимо от того, остается ли электрон свободным или связанным с нейтральным атомом, образуя отрицательный ион. Энергия, требуемая для образования в атмосфере одной пары ионов, в среднем равна 32,5 eV, или 30 ООО пар ионов/MeV. [c.45]

Используя обычные приближения для потенциалов взаимодействия. Некоторые вычисления (не опубликованные) были проделаны Ф. Зейцем, В результате оказалось, как это и следовало ожидать, что возбуждение атомов остается основным источником потерь до тех меньших энергий, чем менее прочно связаны электроны в атомах. Поэтому в металлах, где электроны свободны, число упругих столкновений будет несколько меньшим, чем в диэлектриках, в которых электроны сильно связаны. Согласно этим вычислениям, поперечное сечение возбуждений быстрыми атомами медленно возрастает с уменьшением скорости атомов и, достигнув максимума, резко падает при некотором критическом значении скорости. Ниже этой критической скорости энергия теряется в основном за счет упругих столкновений, выше этой скорости —за счет возбуждений электронов. Величину критической скорости удобно выражать через энергию г, электрона, [c.244]

Температурная зависимость светочувствительности служила одной из основных причин для деления процесса образования скрытого изображения на две стадии — электронную стадию, не зависящую от температуры, и ионную стадию, зависящую от нее. Несмотря на то, что в результате наших опытов эта причина отчасти потеряла свою силу, имеется еще достаточное количество других данных, указывающих на существование этих двух стадий. Особенно трудно объяснить исчезновение отклонения взаимозаместимости при низкой температуре. Кроме того, на образование электронов, свободно мигрирующих по решетке, указывает смещение почернения кристалла хлористого серебра, находящегося в сильном электрическом поле, при освещении его световыми импульсами [36]. Далее, на движение ионов серебра в решетке указывают опыты Цнменса [37] по радиоактивному обмену ионами серебра между раствором азотнокислого серебра и фотографической эмульсией. [c.317]

Внешние электроны атома слабее связаны с ядром, чем внутренние, и определяют многие его свойства. Они легко отделяются от атома, превращая его в положительно заряженный ион, а сами, перемещаясь между ионами, образуют электронный газ или коллекти.визированные электроны, не принадлежащие конкретному атому. Эти электроны обусловливают высокую теплопроводность и электропроводимость металлов и нх непрозрачность. С по-вь н]еннем температуры усиливаются колебания ионов н атомов, что затрудняет перемещение отделившихся электронов и способствует возрастанию электросопротивления металлов. При охлаждении наоборот, колебательное движение ионов и атомов резко уменьшается, и отделившиеся электроны свободно перемещаются, обеспечивая высокую электропроводимость. [c.5]

У атомов В, А1, Оа и др. в их основном состоянии з р должна была бы быть только одна р-валентность. Однако конфигурация хр при гибридизации приводит к трем эквивалентным орбиталям, оси которых расположены в одной плоскости и направлены под углом 120° друг к другу (см. разд. 2, стр. 314). Таким образом можно понять трехвалентность атомов В, А1, Оа и др., а также наблюдаемые плоские конфигурации таких молекул, как ВЕз, ВС1з и т. п. с симметрией точечной группы Х>зд. Плоская симметричная структура далее стабилизируется за счет того, что обменные интегралы между несвязанными электронами имеют для такой конфигурации минимальные значения, а также за счет того, что электроны свободных электронных пар атомов галогенов могут использовать р -орбиталь, не затронутую при яр -гибридизации. [c.374]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...