Квантові властивості макроскопічних об'єктів
1. Електрони в кристалах
При об'єднанні ізольованих атомів у кристал схема енергетичних рівнів електронів змінюється від вузьких дискретних рівнів до широких смуг дозволених енергією. Подібна форма енергетичного спектру електронів характерна для твердих тіл і визначає багато електричні та оптичні властивості кристалів. Далі розглядаються як зони енергії, пов'язані з електронам основної речовини, так і локальні рівні, пов'язані з дефектами кристалічної решітки. p align="justify"> Для електрона в кристалі все виглядає по іншому. Правда, поблизу нульових значень імпульсу енергія теж схожа на параболу, але далеко від нуля це скоріше синусоїда, тобто періодична крива. Ця відмінність принципове. У вільного електрона при додатку електричного поля енергія його весь час зростає, а у електрона в кристалі вона росте тільки до деякого значення, а потім падає. Швидкість електрона визначається похідною від енергії по імпульсу. У параболи швидкість весь час зростає (тут ми не розглядаємо теорії відносності, і тому не враховуємо кінцівки швидкості електрона, яка не може бути більше швидкості світла). У синусоїди швидкість електрона на початку зростає, потім досягає максимуму (самий крутий ділянку кривої) далі падає і досягає нуля, потім починає змінюватися в негативну сторону і т.д. Виходить, що внаслідок періодичної залежності дисперсійної кривої, швидкість електрона повинна весь час змінювати напрямок, і в цілому він не повинен рухатися. p align="justify"> Але це не так. У кристалах дуже багато різних дефектів: електрони і дірки можуть стикатися, фонони (теплові коливання) можуть взаємодіяти з електронами і дірками, заряджені і нейтральні домішки впливають на рух електронів і дірок, фотони та інші частинки також стикаються з ними. Все це обмежує вільний рух електронів. Виходить, що тільки електрон трохи розігнався, як тут же відбулося його зіткнення з чим-небудь, і він втратив швидкість. Відбувається так, як на картинці:
Елементи зонної теорії
Різноманітність електрофізичних властивостей кристалічних твердих тіл пояснюється тісним поєднанням зонної теорії, квантової статистичної фізики і кінетичної теорії.
Завданням зонної теорії є відшукання хвильових функцій електронів у твердому тілі з урахуванням симетрії кристала.
Статистична фізика розглядає питання заповнення цих станів електронами і дозволяє отримати термодинамічні співвідношення для електронного газу.
Особливість станів електронів в кристалах пояснюється зонної теорією. Свою назву вона отримала від того, що пророкує наявність дозволених і заборонених зон енергії. p align="justify"> У першу чергу необхідно звернути увагу на симетрію кристалів, а ...
