Πώς τα ηλεκτρόνια πηδούν από το ένα κέλυφος στο άλλο παρουσία απαγορευμένης ζώνης ενός ατόμου;
ηλεκτρόνια και επίπεδα ενέργειας
* Ατομικά κοχύλια: Τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο καταλαμβάνουν συγκεκριμένα ενεργειακά επίπεδα που ονομάζονται "κελύφη". Αυτά τα κελύφη είναι σαν "δάπεδα" σε ένα κτίριο, με κάθε κέλυφος να αντιπροσωπεύει διαφορετικό ενεργειακό επίπεδο. Όσο πιο κοντά το κέλυφος είναι στον πυρήνα, τόσο χαμηλότερη είναι η ενέργεια.
* Διευκτώματα ηλεκτρονίων: Όταν ένα ηλεκτρόνιο κερδίζει ενέργεια (για παράδειγμα, απορροφώντας ένα φωτόνιο φωτός), μπορεί να "πηδήξει" σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Αυτό ονομάζεται διέγερση.
* χαλάρωση ηλεκτρονίων: Ένα διεγερμένο ηλεκτρόνιο είναι ασταθές και θέλει να επιστρέψει στην χαμηλότερη ενεργειακή του κατάσταση. Όταν συμβαίνει, απελευθερώνει την υπερβολική ενέργεια, συχνά ως φωτόνιο φωτός. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα άτομα εκπέμπουν συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός.
Η απαγορευμένη ζώνη (χάσμα ζώνης)
* Ενεργειακές ζώνες: Στα στερεά, τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων δεν είναι πλέον διακριτά αλλά σχηματίζουν ζώνες με επίπεδα ενεργειακής ενέργειας. Αυτές οι ζώνες διαχωρίζονται με κενά που ονομάζονται απαγορευμένες ζώνες ή κενά ζώνης .
* αγωγοί, μονωτήρες, ημιαγωγοί: Το μέγεθος του χάσματος της ζώνης καθορίζει την ηλεκτρική αγωγιμότητα του υλικού.
* Διευθυντές: Έχετε πολύ μικρά κενά ζώνης, επιτρέποντας στα ηλεκτρόνια να μετακινούνται εύκολα μεταξύ των ζωνών.
* μονωτήρες: Έχετε μεγάλα κενά ζώνης, απαιτώντας σημαντική ενέργεια για να διεγείρουν ηλεκτρόνια σε όλο το κενό.
* ημιαγωγοί: Έχετε κενά ζώνης ενδιάμεσου μεγέθους, επιτρέποντας κάποια αγωγιμότητα υπό ορισμένες συνθήκες.
Πώς τα ηλεκτρόνια "άλμα" παρουσία μιας απαγορευμένης ζώνης
1. διέγερση: Για ένα ηλεκτρόνιο για να πηδήσει από μια χαμηλότερη ενέργεια ενέργειας σε μια υψηλότερη, πρέπει να αποκτήσει αρκετή ενέργεια για να ξεπεράσει το χάσμα της ζώνης. Αυτή η ενέργεια μπορεί να προέλθει από:
* Θερμότητα: Η θερμική ενέργεια μπορεί να διεγείρει τα ηλεκτρόνια.
* φως: Τα φωτόνια φωτός με αρκετή ενέργεια μπορούν να διεγείρουν ηλεκτρόνια.
* ηλεκτρικά πεδία: Τα ισχυρά ηλεκτρικά πεδία μπορούν να παρέχουν την απαραίτητη ενέργεια.
2. Πηδήγμα: Μόλις το ηλεκτρόνιο κερδίσει αρκετή ενέργεια, μπορεί να πηδήξει στην απαγορευμένη ζώνη και να καταλαμβάνει μια κενή κατάσταση ενέργειας στην υψηλότερη ζώνη.
3. χαλάρωση: Ένα ηλεκτρόνιο σε υψηλότερη ενέργεια είναι ασταθής και θέλει να επιστρέψει σε χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας. Μπορεί να το κάνει αυτό:
* εκπομπή: Απελευθέρωση φωτονίου φωτός (εκπομπή φωτός).
* συγκρούσεις: Απώλεια ενέργειας μέσω συγκρούσεων με άλλα άτομα ή ηλεκτρόνια.
Σημαντικά σημεία
* Κβαντική μηχανική: Η συμπεριφορά των ηλεκτρονίων στα άτομα διέπεται από την κβαντική μηχανική, η οποία περιγράφει τη φύση των σωματιδίων που μοιάζει με κύματα.
* Διακριτά επίπεδα ενέργειας: Τα ηλεκτρόνια μπορούν να καταλαμβάνουν μόνο συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας, όχι καμία αξία μεταξύ τους. Αυτό εξηγεί γιατί τα ηλεκτρόνια πηδούν και όχι ομαλά τη μετάβαση μεταξύ των επιπέδων ενέργειας.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με οποιαδήποτε από αυτές τις έννοιες!
