9-Mavzu. Qattiq jismlarning elementar sohali nazariyasi

9-Mavzu. Qattiq jismlarning elementar sohali nazariyasi.


Reja:

1. 
   Qattiq jismda erkin elektronlarning energetik holatlari.
   
2. 
   Sohalarning elektronlar bilan to’ldirilishi.
   
3. 
   Kristallardagi energetik sohalar.
   

1. Qattiq jismda erkin elektronlarning energetik holatlari.
Erkin elektronlar nazariyasi metallarning elektr va magnit xossalarini izohlashda qo’llanildi va u asosda metallarning elektr va issiqlik o’tkazuvchanligi, elektronlarning issiqlik emissiyasi, termoelektrik va galvanomagnit kabi hodisalarni tushintirib berildi. Lekin erkin elektronlar nazariyasi qattiq jismlarning ichki tuzilishi bilan bog’liq bo’lgan xossalarini tushintirib bera olmadi. Bu nazariya hatto hozir juda sodda hisoblangan masala – nima uchun ayrim jismlar elektr o’tkazuvchanlikga ega bo’lsa, boshqalari izolyator hisoblanadi, degan savolga ham tayinli javob topa olmadi. Erkin elektronlar nazariyasi rivojlanishining keyingi bosqichida qattiq jismlarning soha nazariyasi ishlab chiqildi. Bu nazariyada qattiq jismlar kristall xossasiga ega deb qaralib, shu kristall panjaradagi atomlar orasida harakatlanuvchi elektronlarning holatlari o’rganiladi. Soha nazariyasi asosida erkin elektronlar nazariyasi tushuntirib bera olmagan qattiq jismlarning qator xossalarini tushuntirishga imkon tug’ildi.
Qattiq jismlarning soha nazariyasi asosida natijalari deyarli bir xil bo’lgan ikki xil usul yotadi. Birinchi usul bo’yicha elektronlar o’z atomlari bilan kuchli bog’langan bo’lib, bog’lanish energiyasi panjara­lar orasida harakat vaqtidagi kinetik energiyasidan katta deb qaraladi. Ikkinchi usul bo’yicha esa, elek­tronlar o’z atomlari bilan kuchsiz bog’langan bo’lib, bog’lanish energiyasi kinetik energiyasidan ancha kichikdir. Elektron erkin elektronlar kabi kristall panjarada davriy potentsial maydonda harakat qiladi. Bu ikkala usul bo’yicha ham kristallarda elektronlar ma’lum energetik holatlarda tura oladi. Bu energe­tik holatlar energetik sohalarga birikadi Energetik sohalar esa bir-birlari bilan man qilingan sohalar bilan ajralgan bo’lishi, ba’zi hollarda esa biri ikkinchisining davomi va biri ikkinchisi ustiga tushib qolishi mumkin.
Izolyatsiyalangan atom yad­rodan va uning atrofida ma’lum energetik holatlarda turuvchi elektronlardan iborat. Bu elektronlarning holatlari 4 ta kvant soni bilan xarakterlanadi: n— bosh kvant soni, — orbital kvant soni, m —magnit kvant soni va s— spin.