Kiedy pierwiastek lub zwiazek chemiczny, znajdującym się w stanie gazowym lub ciekłym,
zostanie dostatecznie oziębiony, wówczas następuje jego kondensacja czyli przejście do stanu
stałego, w którym położenia atomów względem siebie pozostają prawie stałe. Właściwości oraz zjawiska
zachodzace w cieczach i ciałach stałych są przedmiotem badań fizyki ciała stałego.
Obecnie jest to jeden z najrozleglejszych obszarów badań w fizyce. Celem fizyki ciała stałego jest nie tylko wyjaśnienie
pewnych zjawisk i sformułowanie praw nimi rządzących, ale także wykorzystanie poznanych praw do przewidywania
nowych zjawisk, które bez tego mogłyby nigdy nie być zaobserwowane.
|
Zgodnie z modelem swobodnych elektronow elektrony walencyjne atomów metalu mogą prawie
swobodnie przemieszczać się w granicach próbki. Elektrony te stanowią gaz elektronowy.
Energia elektronów w atomie może przyjmować tylko określone, skwantowane wartości
energii odpowiadającej poziomom energetycznym i zależy od odległości elektronu od jądra
atomu. W procesie powstawania ciała stałego atomy zbliżają się na odległości równe w
przybliżeniu ich średnicom, w wyniku czego na elektrony znajdujące się w powłokach atomów
działa nie tylko siła przyciągania własnego jądra, ale również jąder innych atomów.
Nakładanie się pól elektrycznych wytwarzanych przez sąsiednie elektrony i jądra powoduje
rozszczepienie poziomów energetycznych. Rozszczepione, leżące blisko siebie poziomy tworzą
tzw. pasma energetyczne dozwolone, którym odpowiada już nie ściśle określona wartość, lecz
pewien zakres wartości energii elektronu. Liczba poziomów energetycznych w takim pasmie jest
w przybliżeniu równa liczbie oddziałujących na siebie atomów, dlatego odległości sąsiednich
poziomów w paśmie są tak niewielkie, że elektron może praktycznie przyjmować dowolne położenie.
Pasma energetyczne dozwolone kolejnych warstw powłoki elektronowej są tym szersze,
im większa jest ich odległość od jądra, przy czym są one wzajemnie od
siebie oddzielone przerwami energii wzbronionej dla elektronów.
|
Autorzy:
Piotr Kopyt,
Przemysław Musiał,
Krzysztof Niemiec
