ВРЕМЕННАЯ ПРОЧНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Теория временной прочности (долговечности твердых тел) разработана Журковым и Бартеневым:
,
где u0 - теплота сублимации для металла,
γ – эмпирия;
τ – время колебания атома.
ЭЛЕКТРОННОЕ СОСТОЯНИЕ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
4.1 ПОНЯТИЕ ОБ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ
По сравнению с изолированными атомами, в атомах составляющих кристаллическую решетку, наблюдается ряд эмпирических явлений, наиболее существенным является расщепление энергетических уровней свободных атомов в непрерывные энергетические потоки. В изолированных атомах электроны находятся в поле, полному их энергии в пределах их подуровня равна.
В кристалле атом испытывает несимметричное воздействие соседних атомов, вследствие чего сжимается, электронные уровни отдельных атомов объединяются и образуются непрерывные энергетические полосы. Последние, в основном, образуются за счет внешних электронов.
E s, p
d, f
r0 r
r0 – установленное состояние твердого тела в кристаллах,
r – расстояние между атомами в кристаллах.
E E
ΔE r ΔE
В изолированных атомах волновой реакции не перекрываются. Для перехода электрона от одного атома к другому, необходимо преодолеть барьер ΔE. При сближении атомов при образовании твердого тела расстояние уменьшается, волновые реакции перекрываются, величина потенциального барьера уменьшается и внешние электроны приобретают способность перемещаться от атома к атому, т.е. происходит обобществление внешних электронов, следовательно передвижение электронов. Они приобретают дополнительную кинетическую (трансляционную) энергию, а также трансляционный импульс.
ЭНЕРГИЯ ФЕРМИ
Энергия электрона в атоме преобразования кристаллической решетки:
Ее кр.реш.= Е'ат - Екин,
где Е'ат < Еат (изолированного атома);
Е'ат − энергия взаимодействия ионов с атомным ядром (и соседними электронами) в атоме, входящие в состав кристаллической решетки. Неравенство Е'ат < Еат изол., должно иметь место, если в преобразовании кристаллического вещества будет иметь место выигрыш по сравнению с системой изолированных атомов;
Екин - обусловлена внешних электронов от одного атома к другому или обобществленными атомами.
Энергия Ферми – это max кинетическая энергия электронов при нуле Кельвина (при 0 К энергия колебания атомов равна 0).
s w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">
где m – масса электрона;
p – импульс.
− это уравнение неопределенности Гейзенберга,
где Δх – это неопределенность положения частицы в пространстве,
Δр – неопределенность импульса.
В трехмерной системе уравнение Гейзенберга выглядит так:
3,
следовательно равно Ve,
L = Δх,
где L – линейный размер кристалла,
Ve – объем занимаемый электроном в пространстве импульсов.
Пространство импульсов
PZ
Pf
Px
Py
Pf – импульс Ферми;
Vф = .
Исходя из этого количество электронов, находящихся в сфере Ферми :
.
Энергия Ферми зависит от количества электронов в единице объема.
Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 346;