101 вопрос о нанотехнологиях. Нагорнов Ю.С. - 15 стр.

UptoLike

Составители:

Рубрика:

Рис. 3.

Схема энергетических уровней в атоме водорода и электронные

орбиты.

Вопрос 14. Что такое принцип Паули?

Принцип Паули один из важнейших принципов квантовой физики. Как уже

отмечалось, из возбуждённого состояния электрон, испуская фотон, переходит в

основное, невозбуждённое состояние с наименьшей из всех возможных значений

энергией. Состояние с наименьшей энергией – устойчивое. Очевидно, что стремление

перейти в энергетически более устойчивое состояние, характерно не только для

электрона в атоме водорода, но и для электронов многоэлектронных атомов. Означает ли

это, что все электроны в устойчивом состоянии имеют одно значение энергии, т.е.

занимают один и тот же энергетический уровень?

Ответить на этот вопрос позволяет принцип Паули, в соответствии с которым в

любой системе взаимодействующих частиц в одном энергетическом состоянии могут

находиться не более двух электронов с противоположными спинами. Поэтому

невозможно «скопление» электронов на одном энергетическом уровне. В соответствии с

принципом Паули электроны занимают попарно все уровни, начиная с самого нижнего.

Принцип Паули регулирует распределение электронов по энергиям в любой системе,

содержащей большое число электронов.

Вопрос 15. Как возникают энергетические зоны в кристаллах?

После объяснения на основе квантовых представлений энергетического спектра

отдельных атомов эти представления стали широко использоваться в физике кристаллов.

Эта область физики изучает закономерности при формировании многочисленных

кристаллических структур и их энергетических спектров. Основные эффекты, широко

используемые в нанотехнологиях, связаны с зонной структурой энергетических

спектров кристаллов. Кратко рассмотрим природу возникновения энергетических зон в

кристаллах.

Как изменится энергетическая структура каждого из двух отдельных атомов, если из

них образуется молекула? По мере сближения на каждый атом (его электроны и ядро)

увеличивается силовое воздействие со стороны электрических полей электронов и ядра

другого атома. Подобное взаимодействие между атомами приводит к тому, что вместо