Wykład 3. Materiały amorficzne i szkliste

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Wykład 3. Materiały amorficzne i szkliste"

Transkrypt

1 Wykład 3 Materiały amorficzne i szkliste Najistotniejszą cechą odróżniającą strukturę ciała amorficznego i szklistego od ciała krystalicznego jest brak uporządkowania dalekiego zasięgu. Nie istnieje również periodyczność translacyjna struktury. Jednak, jak widać z rysunku 3.1(b), położenia atomów w strukturze amorficznej nie są położeniami zupełnie przypadkowymi. Ciała amorficzne mają, tak samo jak kryształy wysoki stopień uporządkowania bliskiego zasięgu. To oczywiście jest konsekwencją istnienia wiązań chemicznych odpowiedzialnych za spójność ciał stałych. Rys.3.1. Schemat położenia atomów w a) ciele krystalicznym; b) w ciele amorficznym i c) w gazie Ciała amorficzne i szkliste charakteryzują się duża różnorodnością pod względem swej budowy wewnętrznej. Nieporządek w ciałach amorficznych może mieć różny charakter i dla opisu ich stosują głownie trzy modeli: model przypadkowego ciasnego upakowania; model ciągłej sieci losowej oraz model przypadkowych łańcuchów. Rozważmy krótko te trzy podstawowe modele. Model ciasnego przypadkowego upakowania W kryształach upakowanie strukturalnych jednostek (atomów, jonów, molekuł itd.) zachodzi w taki sposób, żeby procent przestrzeni nie zajętej przez atomy był jak najmniej możliwy. To jest tzw. sposób (model) ciasnego upakowania kryształu. Na rys.3. jest pokazana komórka elementarna (sześcian) kryształu zawierająca 4 atomy, każdy o objętości V 3 = 4π R / 3 ( R - promień atomu). Stała sieci tej struktury, jak widać z rys.3. wynosi a = R, a zatem stosunek objętości 4 atomów ( 4 V ) do objętości komórki elementarnej ( 3 a ), tzw. współczynnik wypełnienia komórki elementarnej, wynosi F = 4V / a 3 0, 74, tj. w 8

2 modelu ciasnego upakowania w strukturze pokazanej na rys.6. około 6% objętości kryształu jest puste, a 74% objętości stanowi objętość atomów. W ciałach amorficznych upakowanie atomów jest podobne do upakowania kulek (na przykład, grochu) w naczyniu o nieregularnym kształcie (rys.3.3). Takie upakowanie nosi nazwę przypadkowego ciasnego upakowania (random close packed). Okazało się, że można stworzyć teoretyczne modele struktur o stochastycznej geometrii. Jedną z tych teorii jest teoria perkolacji, elementarne podstawy której krótko rozważny niżej, ponieważ ona jest jedną z fascynujących teorii w nauce. Te teorii, oraz symulacje komputerowe, pozwalają obliczyć współczynnik przypadkowego ciasnego upakowania struktur amorficznych, który odgrywa taką samą role jak współczynnik wypełnienia komórki elementarnej w kryształach regularnych. Dokładny opis tych modeli przekracza poziom niniejszego wykładu. Jednak powiemy, że z tych obliczeń wynika, że współczynnik przypadkowego ciasnego upakowania wynosi około 64%, tj. w przypadku amorficznego ciała 36% objętości materiału jest puste. To zgadza się z danymi doświadczalnymi, że gęstość ciał amorficznych jest mniejsza niż gęstość ciał krystalicznych o tym samym składzie chemicznym. Rys.3.. Model ciasnego upakowania w kryształach Rys.3.3. Model ciasnego przypadkowego upakowania atomów w ciałach amorficznych Ciasne upakowanie występuję zawsze w kryształach metali, w których głównym jest oddziaływanie metaliczne. Analogiczne w amorficznych ciałach ciasne przypadkowe upakowanie spotyka się głównie w szkłach metalicznych. Ponieważ szkła metaliczne są w wielu przypadkach ferromagnetykami, wykorzystuję się (patrz Tabele 3.) je w rdzeniach transformatorów oraz jako nośniki informacji w postaci taśmy magnetycznej. W przypadku ciał bezpostaciowych, w których głównym oddziaływaniem między cząstkami są wiązania kowalencyjne, strukturę materiału lepiej opisuje model ciasnej sieci przypadkowej. 9

3 Model ciągłej sieci przypadkowej Przykładem bezpostaciowego materiału z przypadkową ciągłą siecią (tj. siecią bez zerwanych wiązań) jest amorficzny kwarc ( SiO ) (rys.3.4), którego sieć spełnia następujące reguły: - liczby koordynacyjne atomów krzemu i tlenu są równe odpowiednio 4 i, - długości i kąty wiązań O Si O są stałe (porządek bliski), - nie istnieją zerwane wiązania (model sieci ciągłej), - występuje rozrzut kątów wiązań Si O Si, - nie istnieje uporządkowani dalekiego zasięgu atomów. Rys.3.4. Model ciągłej sieci przypadkowej w amorficznym kwarcu Strukturę ciągłej sieci przypadkowej mają wielu szkieł: GeO, GeS, GeSe itd. We wszystkich tych materiałach dominującym typem wiązania jest wiązanie kowalencyjne, a wiązanie jonowe i metaliczne dają znacznie mniejszy udział. Model przypadkowych łańcuchów Model przypadkowych łańcuchów był opracowany głównie do szklistych materiałów zbudowanych z łańcuchów polimerowych organicznych lub nieorganicznych. Polimerami są substancje zbudowane z powtarzających się elementów ( merów ), przy czym mogą to być elementy identyczne (monomery) lub różne (najczęściej dwa trzy). Strukturę amorficznych polimerów oddaje najlepiej tzw. model kłębków model przypadkowych łańcuchów (rys.3.5). W tym modelu łańcuchy tworzą kłębki przenikających się nawzajem łańcuchów polimerowych. Rys.3.5. Model przypadkowych łańcuchów Przykładami takich szkieł są amorficzny selen ( Se, gdzie N - indeks polimeryzacji); polistyren ( ( CH CHC6H 5 ) N ) itd. N 30

4 Model perkolacyjny Teoria perkolacji jest jedną z atrakcyjniejszych teorii w fizyce (i nie tylko w fizyce!), która znajduje szerokie zastosowanie do opisu nieuporządkowanych układów o geometrii stochastycznej. Ważne praktycznie znaczenie teorii perkolacji związane jest w tym, że to jest dość ogólna teoria, która może być zastosowana do opisu szerokiego zakresu różnych zjawisk fizycznych (tablica 3.1). Układ fizyczny albo zjawisko fizyczne Przepływ cieczy w porowatym materiału Rozprzestrzenianie się choroby w populacji Komunikacja lub sieć rezystorów Kompozyty materiałów przewodzących i Izolacyjnych Kompozyty metalu i nadprzewodnika Nieciągłe cienkie warstwy metaliczne Powstawanie gwiazd w galaktykach spiralnych Kwarki w teorii cząstek elementarnych Ciekłe warstwy helu na powierzchni Tablica 3.1. Zastosowania teorii perkolacji Problem Lokalny i rozciągły przepływ cieczy Powstawanie epidemii Przepływ prądu Przejście izolator przewodnik Przejście metal nadprzewodnik Przejścia izolator przewodnik Dynamika gwiazd Dynamika kwarków Przejście cieczy w stan nadciekły Domieszki atomów metalicznych w izolatorze Przejście izolator metal Rozcieńczone magnetyki Żelowanie polimerów, wulkanizacja Bezpostaciowe materiały Półprzewodnikowe materiały Przejście paramagnetyk ferromagnetyk Przejście ciesz żel Przejście ciecz szkło Stany zlokalizowane Termin perkolacja (przeciekanie) był zaproponowany w 1957 roku przez matematyka J.M. Hammersleya, który rozważał przepływ płynu przez sieć kanałów, w której część kanałów może być przypadkowo zatkana, co powoduje niemożliwym przeciekanie wody przez te kanały (rys.3.6). Pytanie na które odpowiada teoria perkolacji związana jest ze znalezieniem odpowiedzi na pytanie: jaka część kanałów musi zostać zatkana, żeby woda nie przeciekała ze źródła do stoku. 31

5 Okazuje się, że istnieje krytyczna koncentracja p c niezatkanych kanałów przy której przepływ wody jest niemożliwy. Przy p > p c istnieje ścieżka przewodzących (nie zatkanych) kanałów, która łączy źródło i stok wody. Przeciekanie idei teorii perkolacji w fizyku układów nieuporządkowanych zaczyna się w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku. Początki zastosowanie teorii perkolacj w fizyce ciał amorficznych są związane z nową wersją teorii objętości Rys.3.6. Przykład zagadnienia perkolacyjnego swobodnej. Zgodnie z tym modelem każdemu atomowi (jednostce kinetycznej) odpowiada komórka o objętości V, stworzona przez otaczające go atomy. Komórki mogą znajdować się w dwóch stanach: ciekłym i stałym, w zależności od tego, czy objętość V < Vc, czy V > V c, gdzie V c - niektóra krytyczna wartość. Między komórkami ciekłymi może zachodzić wymiana między sobą objętością swobodną V f = V V, przy tym ta wymiana c nie wymaga żadnych energetycznych strat. Oprócz tego, żeby taka wymiana była możliwą, w otoczeniu ciekłej komórki musi znajdować kilka ciekłych komórek. Zakłada się, że w klasterze stworzonym z ciekłych komórek, każda komórka ma chociażby dwóch sąsiedzi, a zatem liczba koordynacyjna w klasterze Z > 1. p p c Z tego modelu wynika, że istnieje próg przeciekania p c przy przejściu przez który ( ) powstaje nieskończony klaster ciekły. Przy tym powstaje możliwość swobodnego przemieszczenia swobodnej objętości w granicach całego układu. Ten stan układu odpowiada stanowi ciekłemu. Przy p < pc klastery mają skończony wymiary, co znacznie ogranicza przemieszczenie swobodnej objętości. Ten stan układu jest stanem amorficznym (szklistym). Punkt p = pc odpowiada temperaturze przejścia w stan amorficzny (szklisty). W nauce, jak wiemy, skokowa zmiana właściwości w układzie nazywana jest przejściem fazowym. Przejścia fazowe charakteryzują się istnieniem progu, w którym nagle pojawiają się oddziaływania o długim zasięgu, czego efektem jest jakościowa zmiana 3

6 właściwości. Na ogół pojawiają się one dla określonych wartości: powiązań, gęstości, stopni wypełnienia lub koncentracji w układzie. Właśnie poszukiwaniem i opisywaniem zależności statystycznych wymienionych właściwości od parametrów opisujących zmiany geometrii układu zajmują się teorie perkolacji, a zjawiska progowe polegające na nagłym pojawieniu się długozasięgowych oddziaływań w układzie nazywane są przejściami perkolacyjnymi, a punkt, w którym przejście to zachodzi nazywany jest granicą perkolacyjną. Zilustrujemy podstawy obliczenia granicy perkolacyjnej na przykładzie sieci kwadratowej (rys.3.7). Wybierzemy losowo jakiś węzeł i załóżmy, że prawdopodobieństwo tego, że węzeł jest zapełniony (czarna kropka na rys.3.7) wynosi p. Ponieważ na sieci kwadratowej mamy czterech najbliższych sąsiadów to prawdopodobieństwo tego że powstanie klaster z dwóch zapełnionych węzłów wynosi powstanie klaster z połączonych trzech zapełnionych węzłów wynosi 4 p. Prawdopodobieństwo tego, że 3 18 p itd. Rys.3.7. Perkolacja dla węzłów na sieci kwadratowej. Widać, że gdy p = istnieje nieograniczony klaster Rys.3.8. Zależności średniego rozmiaru klastera s av ( p) i prawdopodobieństwa perkolacji P( p) 33

7 Oznaczmy przez n (s), gdzie s = 1,,3, prawdopodobieństwo istnienia klastera o rozmiarze s. W przypadku sieci kwadratowej 3 n ( s) = p,4 p,18p,. Określimy średni rozmiar klastera jako s n( s) s = 1 s av =. (3.1) sn( s) av s = 1 Przy małym p ( p < < 1) wartość s 1, co oznacza że w strukturze większość klasterów są klastery syngletowe. Gdy p rośnie, to rośnie również s av. Zależność s ev ( p) dla sieci kwadratowej jest przedstawiona na rys.3.8. Z tego wykresu wynika, że gdy p p 0, 5 = c mamy s av, a zatem powyżej p c ścieżka perkolacyjna istnieje, a poniżej p c - nie istnieje. Na rys.3.8 P ( p) oznacza prawdopodobieństwo, iż wybrane przypadkowo wiązanie należy do nieskończonego klastera. Wielkość P ( p) nosi nazwę prawdopodobieństwa perkolacji. Przy p < pc prawdopodobieństwo P ( p) = 0 i przy p > pc rośnie do 1. Zastosowania ciał amorficznych i szklistych Ciała amorficzne i szkliste znajdują szerokie zastosowanie praktyczne. Zaletą ciał amorficznych jest dość łatwa i tania technologia ich wytwarzania. Oprócz tego ciała amorficzne i szkliste można otrzymywać w postaci próbek o praktycznie dowolnym kształcie i rozmiarach. W tabeli 3. są przedstawione niektóre przykłady zastosowania ciał bezpostaciowych. Najlepiej znanym wykorzystywanym na co dzień materiałem bezpostaciowym jest szkło okienne wytopione z krzemionki ( SiO ), najczęstszą spotykaną postacią której jest kwarc - zwykły piasek. Optyczna izotropowość, jak i niskie przewodnictwo cieplne szkła okiennego są spowodowane utratą uporządkowania dalekiego zasięgu. Jak widać z Tabeli 3. jednym z obszarów szerokiego zastosowania szkła tlenkowego jest telekomunikacja światłowodowa. Przezroczystość szkieł obecnie jest tak wielka, że światło może przebyć drogę jednego kilometra w materiale tracąc mniej niż 10% swej intensywności. Dostępność obecnie włókien szklanych o wysokiej czystości i jednorodności powoduje, że wkrótce głównym nośnikiem informacji będą nie przewody miedziane, a światłowody przekazujące sygnały optyczne. 34

8 Rodzaj ciała amorficznego Szkło tlenkowe Szkło tlenkowe Tablica 3.. Przykłady zastosowania ciał bezpostaciowych Materiał Zastosowanie Wykorzystane szczególne własności ( SiO ) 0,8 ( NaO) przezroczystość, stałość, 0, Szkło okienne, itp możliwość formowania w postaci wielkich szyb ( SiO ) 0,9 ( GeO ) włókna światłowodowe w sieciach telekotość, możliwość formowa- ultraprzezroszystość, czys- 0,1 munikacyjnych nia w postaci jednorodnych włókien Polimer organiczny Polistyren plastyki wytrzymałość, lekkość, łatwość wytwarzania fotoprzewodnictwo, możliwość formowania w postaci Szkła Se, AsSe kserografia 3 chalkogenidowe cienkich warstw o wielkiej powierzchni Półprzewodnik Te Ge Pamięci komputerowe 0,8 0, transformacja kryształ amorficzny ciało amorficzne spowodowana polem elektrycznym Półprzewodnik Si0,9H ogniwa słoneczne Efekt fotoelektryczny, 0,1 amorficzny cienkie warstwy o dużej powierzchni Szło metaliczne Fe B rdzenie 0,8 0, transformatorowe ferromagnetyzm, niskie straty, możliwość formowania w postaci długich taśm Zasady wykorzystywania światłowodów w sieciach telekomunikacyjnych są pokazane schematycznie na rys.3.9. Impulsy elektryczne kodujące rozmowę telefoniczną albo inny sygnał informacyjny są transformowane w zakodowane impulsy świetlne. Zakodowany sygnał w postaci strumienia światła przechodzi wzdłuż włókna i na drugim jego końcu zostaje dekodowany (photodetector na rys.3.9) w impulsy elektryczne, a następnie w sygnał pożądanej formy (mowa, dane komputerowe, sterowanie drukarki i tak dalej). Światłowody są zbudowany w następujący sposób (lewy górny róg na rys.3.9). Centralny rdzeń (core) światłowodu z superprzezroczystego szkła jest otoczony koszulką (cladding na rys.3.9) ze szkła o niższym współczynniku załamania niż rdzeń., tj. n koszulka < n rdzeń. Przypomnijmy tu niektóre podstawowe pojęcia z optyki klasycznej. Z prawa załamania światła n 1 sin α = n sin β, gdzie α - kąt padania, a β - kąt załamania światła wynika, że β > α, jeżeli n < n1. Kąt załamania β nie może być większy niż A zatem, jeżeli β = π /, to z prawa załamania światła znajdujemy tzw. kąt graniczny 35

9 α = gr arcsin( n / n1 ). Jeżeli kąt padania α α gr, to światło zostaje całkowicie odbite od ośrodku o współczynniku załamania n. Zjawisko to nosi nazwę całkowitego wewnętrznego odbicia. Wróćmy teraz do światłowodów. Jeżeli w światłowodzie n < n, to koszulka rdzeń promienie świetlne rozprzestrzeniające się w rdzeniu pod małym kątem względem osi światłowodu ulegają całkowitemu wewnętrznemu odbiciu od powierzchni oddzielającej rdzeń od koszulko i droga światła jest całkowicie ograniczona do rdzenia światłowodu. Rys.3.9. Schemat zastosowania światłowodów w sieciach telekomunikacyjnych Najistotniejszą zaletą optycznych systemów telekomunikacyjnych jest ich pojemność informacyjna, która jest znacznie wyższa niż w systemach opartych na przewodnikach elektrycznych. Dla typowego światłowodu o oknie przezroczystości około 1,5 µ m (blisko podczerwieni) częstość sygnału ν = c / λ = 3 10 /1,5 10 = 10 Hz jest znacznie większa niż w sieciach elektrycznych. Pozwala to na modulację światła przy bardzo wysokiej częstości, a więc znacznie więcej informacji (na przykład o wiele więcej jednoczesnych rozmów) można przenosić przez włókno szklane niż przez jego miedziany odpowiednik. Inną dziedziną praktycznego zastosowania ciał bezpostaciowych (a mianowicie szkieł chalkogenidkowych ( Se, AsSe3 )) jest kserografia. Szkła chalkogenidkowe są półprzewodnikami, które są dobrymi izolatorami w ciemności, jednak są zdolne do silnego pochłaniania światła widzialnego. Wskutek absorpcji półprzewodnikiem światła elektrony zostają oderwane od swoich macierzystych atomów i mogą swobodnie poruszać się w obszarze półprzewodnika, co powoduje, że półprzewodnik staje się przewodnikiem. Takie półprzewodniki noszą nazwę fotoprzewodnikami. Jednym z ważnych zastosowań 36

10 amorficznych półprzewodników jest kserografia ( suche zapisywanie ). Poszczególne kroki w kserografii schematyczne są pokazane na rys Na pierwszym stadium procesu kserograficznego powierzchnia fotoprzewodnika, znajdującego się na podłożu metalicznym, zostaje naładowana wykorzystując zjawisko wyładowania koronowego. Wyładowanie koronowe jest procesem, w którym prąd zaczyna płynąć przez powietrze z elektrody, podłączonej do źródła wysokiego napięcia, do powierzchni fotoprzewodnika (rys.3.10a). Wysokie napięcie na elektrodzie powoduje jonizację powietrza pomiędzy fotoprzewodnikiem i elektrodom, dzięki czemu powietrze staje się dobrym przewodnikiem ładunku elektrycznego. Zgromadzony na powierzchni fotoprzewodnika ładunek elektryczny indukuje na powierzchni granicznej między metalem a fotoprzewodnikiem ładunek o przeciwnym znaku ale o tej samej wielkości. Warstwa z fotoprzewodnika o grubości około 50 µ m jest w stanie wytrzymać pole elektryczne do 10 5 V/cm. A zatem po naładowaniu warstwa z fotoprzewodnika tworzy naładowany kondensator, okładkami którego są dwie powierzchni warstwy i wewnątrz warstwy tworzy się silne pole elektryczne. Rys Schemat kroków w procesie kserograficznym: a) ładowanie, b) naświetlanie, c) wywołanie obrazu, d) przeniesienie obrazu na papier 37

11 Drugim etapem jest etap tworzenia obrazu. Na kopiowany dokument pada światło, które po odbiciu od dokumentu pada na powierzchnię naładowanego fotoprzewodnika. W miejscu fotoprzewodnika na które pada odbite światło, fotony zostają zaabsorbowane i w półprzewodniku powstają swobodne elektrony i zjonizowane atomy (dodatnie naładowane jony). Powstałe elektrony pod wpływem istniejącego w warstwie naładowanego fotoprzewodnika pola elektrycznego zaczynają poruszać się w stronę dodatnio naładowanej powierzchni warstwy, neutralizując zgromadzone na niej dodatnie ładunki, podczas, gdy ładunek dodatnio naładowanych jonów zostaje neutralizowany przez elektrony znajdujące się na ujemnie naładowanej powierzchni warstwy półprzewodnikowej. Tam, gdzie światło nie padało wcale, początkowy ładunek elektryczny pozostaje bez zmian. Natomiast, w miejscu gdzie padało światło stopień neutralizacji ładunku zależy od natężenia padającego światła. A zatem obraz optyczny skopiowanego dokumentu zostaje ukryty w rozkładzie potencjału elektrostatycznego na powierzchni fotoprzewodnika (rys.3.10b). Żeby wywołać obraz elektrostatyczny, na powierzchni warstwy fotoprzewodnika zostają rozproszone bardzo drobne cząstki tonera barwnika naładowanego ujemnie. Te cząstki przyciągają się ku dodatnio naładowanym fragmentom (rys.3.10c). Jednocześnie nad powierzchnią fotoprzewodnika z cząstkami tonera zaczyna przemieszczać się kartka dodatnie naładowanego papieru (rys.3.10d). Powstałe szybkie lokalne ogrzanie papieru powoduje wsiąknięcie ( zassanie ) papierem tonera (szkła organicznego), wskutek czego powstaje trwała fotokopia dokumentu. 38

Właściwości optyczne. Oddziaływanie światła z materiałem. Widmo światła widzialnego MATERIAŁ

Właściwości optyczne. Oddziaływanie światła z materiałem. Widmo światła widzialnego MATERIAŁ Właściwości optyczne Oddziaływanie światła z materiałem hν MATERIAŁ Transmisja Odbicie Adsorpcja Załamanie Efekt fotoelektryczny Tradycyjnie właściwości optyczne wiążą się z zachowaniem się materiałów

Bardziej szczegółowo

Wykład XIV: Właściwości optyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Technologii Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Wykład XIV: Właściwości optyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Technologii Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych Wykład XIV: Właściwości optyczne JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Technologii Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych Treść wykładu: Treść wykładu: 1. Wiadomości wstępne: a) Załamanie

Bardziej szczegółowo

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE WIĄZANIA Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE Przyciąganie Wynika z elektrostatycznego oddziaływania między elektronami a dodatnimi jądrami atomowymi. Może to być

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki wykład 8

Podstawy fizyki wykład 8 Podstawy fizyki wykład 8 Dr Piotr Sitarek Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska Ładunek elektryczny Grecy ok. 600 r p.n.e. odkryli, że bursztyn potarty o wełnę przyciąga inne (drobne) przedmioty. słowo

Bardziej szczegółowo

Elektryczne własności ciał stałych

Elektryczne własności ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności elektryczne trzeba zdefiniować kilka wielkości Oporność właściwa (albo przewodność) ładunek [C] = 1/

Bardziej szczegółowo

Czym jest prąd elektryczny

Czym jest prąd elektryczny Prąd elektryczny Ruch elektronów w przewodniku Wektor gęstości prądu Przewodność elektryczna Prawo Ohma Klasyczny model przewodnictwa w metalach Zależność przewodności/oporności od temperatury dla metali,

Bardziej szczegółowo

Czym się różni ciecz od ciała stałego?

Czym się różni ciecz od ciała stałego? Szkła Czym się różni ciecz od ciała stałego? gęstość Czy szkło to ciecz czy ciało stałe? Szkło powstaje w procesie chłodzenia cieczy. Czy szkło to ciecz przechłodzona? kryształ szkło ciecz przechłodzona

Bardziej szczegółowo

Stany skupienia materii

Stany skupienia materii Stany skupienia materii Ciała stałe - ustalony kształt i objętość - uporządkowanie dalekiego zasięgu - oddziaływania harmoniczne Ciecze -słabo ściśliwe - uporządkowanie bliskiego zasięgu -tworzą powierzchnię

Bardziej szczegółowo

Fizyka Ciała Stałego

Fizyka Ciała Stałego Wykład III Struktura krystaliczna Fizyka Ciała Stałego Ciała stałe można podzielić na: Krystaliczne, o uporządkowanym ułożeniu atomów lub molekuł tworzącym sieć krystaliczną. Amorficzne, brak uporządkowania,

Bardziej szczegółowo

Różne dziwne przewodniki

Różne dziwne przewodniki Różne dziwne przewodniki czyli trzy po trzy o mechanizmach przewodzenia prądu elektrycznego Przewodniki elektronowe Metale Metale (zwane również przewodnikami) charakteryzują się tym, że elektrony ich

Bardziej szczegółowo

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Przewodność elektryczna ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki Elektryczne własności ciał stałych Do sklasyfikowania różnych materiałów ze względu na ich własności

Bardziej szczegółowo

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY Polimery Sieć krystaliczna Napięcie powierzchniowe Dyfuzja 2 BUDOWA CIAŁ STAŁYCH Ciała krystaliczne (kryształy): monokryształy, polikryształy Ciała amorficzne (bezpostaciowe)

Bardziej szczegółowo

BUDOWA KRYSTALICZNA CIAŁ STAŁYCH. Stopień uporządkowania struktury wewnętrznej ciał stałych decyduje o ich podziale

BUDOWA KRYSTALICZNA CIAŁ STAŁYCH. Stopień uporządkowania struktury wewnętrznej ciał stałych decyduje o ich podziale BUDOWA KRYSTALICZNA CIAŁ STAŁYCH Stopień uporządkowania struktury wewnętrznej ciał stałych decyduje o ich podziale na: kryształy ciała o okresowym regularnym uporządkowaniu atomów, cząsteczek w całej swojej

Bardziej szczegółowo

FALOWA I KWANTOWA HASŁO :. 1 F O T O N 2 Ś W I A T Ł O 3 E A I N S T E I N 4 D Ł U G O Ś C I 5 E N E R G I A 6 P L A N C K A 7 E L E K T R O N

FALOWA I KWANTOWA HASŁO :. 1 F O T O N 2 Ś W I A T Ł O 3 E A I N S T E I N 4 D Ł U G O Ś C I 5 E N E R G I A 6 P L A N C K A 7 E L E K T R O N OPTYKA FALOWA I KWANTOWA 1 F O T O N 2 Ś W I A T Ł O 3 E A I N S T E I N 4 D Ł U G O Ś C I 5 E N E R G I A 6 P L A N C K A 7 E L E K T R O N 8 D Y F R A K C Y J N A 9 K W A N T O W A 10 M I R A Ż 11 P

Bardziej szczegółowo

Elementy teorii powierzchni metali

Elementy teorii powierzchni metali prof. dr hab. Adam Kiejna Elementy teorii powierzchni metali Wykład 4 v.16 Wiązanie metaliczne Wiązanie metaliczne Zajmujemy się tylko metalami dlatego w zasadzie interesuje nas tylko wiązanie metaliczne.

Bardziej szczegółowo

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej Defekty liniowe dyslokacja krawędziowa dyslokacja śrubowa dyslokacja mieszana Defekty punktowe obcy atom w węźle luka w sieci (defekt Schottky ego) obcy atom

Bardziej szczegółowo

2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków.

2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków. 2. Półprzewodniki 1 Półprzewodniki to materiały, których rezystywność jest większa niż rezystywność przewodników (metali) oraz mniejsza niż rezystywność izolatorów (dielektryków). Przykłady: miedź - doskonały

Bardziej szczegółowo

Repeta z wykładu nr 8. Detekcja światła. Przypomnienie. Efekt fotoelektryczny

Repeta z wykładu nr 8. Detekcja światła. Przypomnienie. Efekt fotoelektryczny Repeta z wykładu nr 8 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 przegląd detektorów

Bardziej szczegółowo

i elementy z półprzewodników homogenicznych część II

i elementy z półprzewodników homogenicznych część II Półprzewodniki i elementy z półprzewodników homogenicznych część II Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Bardziej szczegółowo

Właściwości kryształów

Właściwości kryształów Właściwości kryształów Związek pomiędzy właściwościami, strukturą, defektami struktury i wiązaniami chemicznymi Skład i struktura Skład materiału wpływa na wszystko, ale głównie na: właściwości fizyczne

Bardziej szczegółowo

Dielektryki polaryzację dielektryka Dipole trwałe Dipole indukowane Polaryzacja kryształów jonowych

Dielektryki polaryzację dielektryka Dipole trwałe Dipole indukowane Polaryzacja kryształów jonowych Dielektryki Dielektryk- ciało gazowe, ciekłe lub stałe niebędące przewodnikiem prądu elektrycznego (ładunki elektryczne wchodzące w skład każdego ciała są w dielektryku związane ze sobą) Jeżeli do dielektryka

Bardziej szczegółowo

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego Anna Pietnoczka Wpływ rodzaju wiązań na przewodność próbki: Wiązanie jonowe - izolatory Wiązanie metaliczne - przewodniki Wiązanie kowalencyjne - półprzewodniki

Bardziej szczegółowo

WŁAŚCIWOŚCI IDEALNEGO PRZEWODNIKA

WŁAŚCIWOŚCI IDEALNEGO PRZEWODNIKA WŁAŚCIWOŚCI IDEALNEGO PRZEWODNIKA Idealny przewodnik to materiał zawierająca nieskończony zapas zupełnie swobodnych ładunków. Z tej definicji wynikają podstawowe własności elektrostatyczne idealnych przewodników:

Bardziej szczegółowo

Fala elektromagnetyczna o określonej częstotliwości ma inną długość fali w ośrodku niż w próżni. Jako przykłady policzmy:

Fala elektromagnetyczna o określonej częstotliwości ma inną długość fali w ośrodku niż w próżni. Jako przykłady policzmy: Rozważania rozpoczniemy od ośrodków jednorodnych. W takich ośrodkach zależność między indukcją pola elektrycznego a natężeniem pola oraz między indukcją pola magnetycznego a natężeniem pola opisana jest

Bardziej szczegółowo

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe Plan Zajęć 1. Termodynamika, 2. Grawitacja, Kolokwium I 3. Elektrostatyka + prąd 4. Pole Elektro-Magnetyczne Kolokwium II 5. Zjawiska falowe 6. Fizyka Jądrowa + niepewność pomiaru Kolokwium III Egzamin

Bardziej szczegółowo

Natężenie prądu elektrycznego

Natężenie prądu elektrycznego Natężenie prądu elektrycznego Wymuszenie w przewodniku różnicy potencjałów powoduje przepływ ładunków elektrycznych. Powszechnie przyjmuje się, że przepływający prąd ma taki sam kierunek jak przepływ ładunków

Bardziej szczegółowo

!!!DEL są źródłami światła niespójnego.

!!!DEL są źródłami światła niespójnego. Dioda elektroluminescencyjna DEL Element czynny DEL to złącze p-n. Gdy zostanie ono spolaryzowane w kierunku przewodzenia, to w obszarze typu p, w warstwie o grubości rzędu 1µm, wytwarza się stan inwersji

Bardziej szczegółowo

KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI

KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI Egzamin maturalny maj 009 FIZYKA I ASTRONOMIA POZIOM ROZSZERZONY KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI Zadanie 1.1 Narysowanie toru ruchu ciała w rzucie ukośnym. Narysowanie wektora siły działającej na ciało w

Bardziej szczegółowo

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH Skolektywizowane elektrony w metalu Weźmy pod uwagę pewną ilość atomów jakiegoś metalu, np. sodu. Pojedynczy atom sodu zawiera 11 elektronów o konfiguracji 1s 2 2s 2 2p 6 3s

Bardziej szczegółowo

Laboratorium techniki laserowej. Ćwiczenie 5. Modulator PLZT

Laboratorium techniki laserowej. Ćwiczenie 5. Modulator PLZT Laboratorium techniki laserowej Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych, WETI, Politechnika Gdaoska Gdańsk 006 1.Wstęp Rozwój techniki optoelektronicznej spowodował poszukiwania nowych materiałów

Bardziej szczegółowo

Własności optyczne materii. Jak zachowuje się światło w zetknięciu z materią?

Własności optyczne materii. Jak zachowuje się światło w zetknięciu z materią? Własności optyczne materii Jak zachowuje się światło w zetknięciu z materią? Właściwości optyczne materiału wynikają ze zjawisk: Absorpcji Załamania Odbicia Rozpraszania Własności elektrycznych Refrakcja

Bardziej szczegółowo

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE WIĄZANIA Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE 1 Przyciąganie Wynika z elektrostatycznego oddziaływania między elektronami a dodatnimi jądrami atomowymi. Może to być

Bardziej szczegółowo

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Techniki niskotemperaturowe w Inżynierii Mechaniczno Medycznej Zmiana własności ciał w temperaturach kriogenicznych Prowadzący: dr inż. Waldemar Targański Emilia

Bardziej szczegółowo

NADPRZEWODNIKI WYSOKOTEMPERATUROWE (NWT) W roku 1986 Alex Muller i Georg Bednorz odkryli. miedziowo-lantanowym, w którym niektóre atomy lantanu były

NADPRZEWODNIKI WYSOKOTEMPERATUROWE (NWT) W roku 1986 Alex Muller i Georg Bednorz odkryli. miedziowo-lantanowym, w którym niektóre atomy lantanu były FIZYKA I TECHNIKA NISKICH TEMPERATUR NADPRZEWODNICTWO NADPRZEWODNIKI WYSOKOTEMPERATUROWE (NWT) W roku 1986 Alex Muller i Georg Bednorz odkryli nadprzewodnictwo w złożonym tlenku La 2 CuO 4 (tlenku miedziowo-lantanowym,

Bardziej szczegółowo

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej. Mateusz Goryca

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej. Mateusz Goryca Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej Mateusz Goryca mgoryca@fuw.edu.pl Uniwersytet Warszawski 2015 Materia skondensowana OC 6 H 13 H 13 C 6 O OC 6 H 13 H 17 C 8 O H 17 C 8 O N N Cu O O H 21

Bardziej szczegółowo

Wiązania chemiczne. Związek klasyfikacji ciał krystalicznych z charakterem wiązań atomowych. 5 typów wiązań

Wiązania chemiczne. Związek klasyfikacji ciał krystalicznych z charakterem wiązań atomowych. 5 typów wiązań Wiązania chemiczne Związek klasyfikacji ciał krystalicznych z charakterem wiązań atomowych 5 typów wiązań wodorowe A - H - A, jonowe ( np. KCl ) molekularne (pomiędzy atomami gazów szlachetnych i małymi

Bardziej szczegółowo

Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2

Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2 Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2 + Współrzędne elektronu i protonów Orbitale wiążący i antywiążący otrzymane jako kombinacje orbitali atomowych Orbital wiążący duża gęstość ładunku między jądrami

Bardziej szczegółowo

Ładunek elektryczny. Ładunek elektryczny jedna z własności cząstek elementarnych

Ładunek elektryczny. Ładunek elektryczny jedna z własności cząstek elementarnych Ładunek elektryczny Ładunek elektryczny jedna z własności cząstek elementarnych http://pl.wikipedia.org/wiki/%c5%81a dunek_elektryczny ładunki elektryczne o takich samych znakach się odpychają a o przeciwnych

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane Półprzewodnik typu n IV-Ge V-As Jeżeli pięciowartościowy atom V-As zastąpi w sieci atom IV-Ge to cztery elektrony biorą udział w wiązaniu kowalentnym,

Bardziej szczegółowo

Wykład 17 Izolatory i przewodniki

Wykład 17 Izolatory i przewodniki Wykład 7 Izolatory i przewodniki Wszystkie ciała możemy podzielić na przewodniki i izolatory albo dielektryki. Przewodnikami są wszystkie metale, roztwory kwasów i zasad, roztopione soli, nagrzane gazy

Bardziej szczegółowo

Laboratorium inżynierii materiałowej LIM

Laboratorium inżynierii materiałowej LIM Laboratorium inżynierii materiałowej LIM wybrane zagadnienia fizyki ciała stałego czyli skrót skróconego skrótu dr hab. inż.. Ryszard Pawlak, P prof. PŁP Fizyka Ciała Stałego I. Wstęp Związki Fizyki Ciała

Bardziej szczegółowo

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH PODSTAWY TEORII PASMOWEJ Struktura pasm energetycznych Teoria wa Struktura wa stałych Półprzewodniki i ich rodzaje Półprzewodniki domieszkowane Rozkład Fermiego - Diraca Złącze p-n (dioda) Politechnika

Bardziej szczegółowo

Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski

Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski Plan referatu Zjawisko Halla Referujący: Tomasz Winiarski 1. Podstawowe definicje ffl wektory: E, B, ffl nośniki ładunku: elektrony i dziury, ffl podział ciał stałych ze względu na własności elektryczne:

Bardziej szczegółowo

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE - lata '90 XIX wieku WSTĘP Widmo promieniowania elektromagnetycznego zakres "pokrycia" różnymi rodzajami fal elektromagnetycznych promieniowania zawartego w danej wiązce. rys.i.1.

Bardziej szczegółowo

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z chemii dla studentów pierwszego roku kierunku zamawianego Inżynieria Środowiska w ramach projektu Era inżyniera pewna lokata na przyszłość Opracowała: mgr

Bardziej szczegółowo

Pole przepływowe prądu stałego

Pole przepływowe prądu stałego Podstawy elektromagnetyzmu Wykład 5 Pole przepływowe prądu stałego Czym jest prąd elektryczny? Prąd elektryczny: uporządkowany ruch ładunku. Prąd elektryczny w metalach Lity metalowy przewodnik zawiera

Bardziej szczegółowo

1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J 1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J P R A C O W N I A P O D S T A W E L E K T R O T E C H N I K I I E L E K T R O N I K I Ćw. 1. Łączenie i pomiar oporu Wprowadzenie Prąd elektryczny Jeżeli w przewodniku

Bardziej szczegółowo

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki Półprzewodniki Definicja i własności Półprzewodnik materiał, którego przewodnictwo rośnie z temperaturą (opór maleje) i w temperaturze pokojowej wykazuje wartości pośrednie między przewodnictwem metali,

Bardziej szczegółowo

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz Ciała stałe Podstawowe własności ciał stałych Struktura ciał stałych Przewodnictwo elektryczne teoria Drudego Poziomy energetyczne w krysztale: struktura pasmowa Metale: poziom Fermiego, potencjał kontaktowy

Bardziej szczegółowo

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika Fizyka 3 Konsultacje: p. 329, Mechatronika marzan@mech.pw.edu.pl Zaliczenie: 2 sprawdziany (10 pkt każdy) lub egzamin (2 części po 10 punktów) 10.1 12 3.0 12.1 14 3.5 14.1 16 4.0 16.1 18 4.5 18.1 20 5.0

Bardziej szczegółowo

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja Rekapitulacja Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje: czwartek

Bardziej szczegółowo

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n Repeta z wykładu nr 5 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:

Bardziej szczegółowo

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2.

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2. Nadprzewodniki Pewna klasa materiałów wykazuje prawie zerową oporność (R=0) poniżej pewnej temperatury zwanej temperaturą krytyczną T c Większość przewodników wykazuje nadprzewodnictwo dopiero w temperaturze

Bardziej szczegółowo

Ruch ładunków w polu magnetycznym

Ruch ładunków w polu magnetycznym Ruch ładunków w polu magnetycznym Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Ruch ładunków w polu magnetycznym

Bardziej szczegółowo

Absorpcja związana z defektami kryształu

Absorpcja związana z defektami kryształu W rzeczywistych materiałach sieć krystaliczna nie jest idealna występują różnego rodzaju defekty. Podział najważniejszych defektów ze względu na właściwości optyczne: - inny atom w węźle sieci: C A atom

Bardziej szczegółowo

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2) Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2) 1. Wymagane zagadnienia - ruch ładunku w polu magnetycznym, siła Lorentza, pole elektryczne - omówić zjawisko Halla, wyprowadzić wzór na napięcie

Bardziej szczegółowo

Lekcja 43. Pojemność elektryczna

Lekcja 43. Pojemność elektryczna Lekcja 43. Pojemność elektryczna Pojemność elektryczna przewodnika zależy od: Rozmiarów przewodnika, Obecności innych przewodników, Ośrodka w którym się dany przewodnik znajduje. Lekcja 44. Kondensator

Bardziej szczegółowo

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika Fizyka 3 Konsultacje: p. 39, Mechatronika marzan@mech.pw.edu.pl Zaliczenie: 1 sprawdzian 30 pkt 15.1 18 3.0 18.1 1 3.5 1.1 4 4.0 4.1 7 4.5 7.1 30 5.0 http:\\adam.mech.pw.edu.pl\~marzan Program: - elementy

Bardziej szczegółowo

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA w elektronice

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA w elektronice Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej... INŻYNIERIA MATERIAŁOWA w elektronice... Dr hab. inż. JAN FELBA Profesor nadzwyczajny PWr 1 PROGRAM WYKŁADU Struktura materiałów

Bardziej szczegółowo

POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW

POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW Ćwiczenie 65 POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW 65.1. Wiadomości ogólne Pole magnetyczne można opisać za pomocą wektora indukcji magnetycznej B lub natężenia pola magnetycznego H. W jednorodnym ośrodku

Bardziej szczegółowo

STRUKTURA CIAŁA STAŁEGO

STRUKTURA CIAŁA STAŁEGO STRUKTURA CIAŁA STAŁEGO Podział ciał stałych Ciała - bezpostaciowe (amorficzne) Szkła, żywice, tłuszcze, niektóre proszki. Nie wykazują żadnych regularnych płaszczyzn ograniczających, nie można w nich

Bardziej szczegółowo

Fizyka Ciała Stałego. Struktura krystaliczna. Struktura amorficzna

Fizyka Ciała Stałego. Struktura krystaliczna. Struktura amorficzna Wykład II Struktura krystaliczna Fizyka Ciała Stałego Ciała stałe można podzielić na: Amorficzne, brak uporządkowania, np. szkła; Krystaliczne, o uporządkowanym ułożeniu atomów lub molekuł tworzącym sieć

Bardziej szczegółowo

Kondensator. Kondensator jest to układ dwóch przewodników przedzielonych

Kondensator. Kondensator jest to układ dwóch przewodników przedzielonych Kondensatory Kondensator Kondensator jest to układ dwóch przewodników przedzielonych dielektrykiem, na których zgromadzone są ładunki elektryczne jednakowej wartości ale o przeciwnych znakach. Budowa Najprostsze

Bardziej szczegółowo

Fizyka 1 Wróbel Wojciech

Fizyka 1 Wróbel Wojciech w poprzednim odcinku 1 Stany skupienia materii Ciała stałe Ciecze Płyny Gazy 2 Stany skupienia materii Ciała stałe Ciecze Płyny Gazy Plazma 3 Ciało stałe ustalony kształt i objętość uporządkowanie dalekiego

Bardziej szczegółowo

Przerwa energetyczna w germanie

Przerwa energetyczna w germanie Ćwiczenie 1 Przerwa energetyczna w germanie Cel ćwiczenia Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporu monokryształu germanu od temperatury. Wprowadzenie Eksperymentalne badania

Bardziej szczegółowo

Fizyka współczesna Co zazwyczaj obejmuje fizyka współczesna (modern physics)

Fizyka współczesna Co zazwyczaj obejmuje fizyka współczesna (modern physics) Fizyka współczesna Co zazwyczaj obejmuje fizyka współczesna (modern physics) Koniec XIX / początek XX wieku Lata 90-te XIX w.: odkrycie elektronu (J. J. Thomson, promienie katodowe), promieniowania Roentgena

Bardziej szczegółowo

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Zadania elektroniki: Urządzenia elektroniczne

Bardziej szczegółowo

LXI MIĘDZYSZKOLNY TURNIEJ FIZYCZNY. dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych województwa zachodniopomorskiego w roku szkolnym 2018/2019 TEST

LXI MIĘDZYSZKOLNY TURNIEJ FIZYCZNY. dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych województwa zachodniopomorskiego w roku szkolnym 2018/2019 TEST LXI MIĘDZYSZKOLNY TURNIEJ FIZYCZNY dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych województwa zachodniopomorskiego w roku szkolnym 08/09 TEST (Czas rozwiązywania 60 minut). Ciało rzucone poziomo z prędkością o wartości

Bardziej szczegółowo

Klasyczny efekt Halla

Klasyczny efekt Halla Klasyczny efekt Halla Rysunek pochodzi z artykułu pt. W dwuwymiarowym świecie elektronów, autor: Tadeusz Figielski, Wiedza i Życie, nr 4, 1999 r. Pełny tekst artykułu dostępny na stronie http://archiwum.wiz.pl/1999/99044800.asp

Bardziej szczegółowo

INŻYNIERIA NOWYCH MATERIAŁÓW

INŻYNIERIA NOWYCH MATERIAŁÓW INŻYNIERIA NOWYCH MATERIAŁÓW Wykład: 15 h Seminarium 15 h Laboratorium 45 h Świat materiałów Metale Ceramika, szkło Kompozyty Polimery, elastomery Pianki Materiały naturalne Znaczenie różnych materiałów

Bardziej szczegółowo

Teoria pasmowa ciał stałych

Teoria pasmowa ciał stałych Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach ulegają rozszczepieniu. W kryształach zjawisko to prowadzi do wytworzenia się pasm. Klasyfikacja ciał stałych na podstawie struktury

Bardziej szczegółowo

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach 1 f FD ( E) = E E F exp + 1 kbt Styczna do krzywej w punkcie f FD (E F )=0,5 przecina oś energii i prostą f FD (E)=1 w punktach odległych o k B

Bardziej szczegółowo

ZJAWISKA TERMOELEKTRYCZNE

ZJAWISKA TERMOELEKTRYCZNE Wstęp W ZJAWISKA ERMOELEKRYCZNE W.1. Wstęp Do zjawisk termoelektrycznych zaliczamy: zjawisko Seebecka - efekt powstawania różnicy potencjałów elektrycznych na styku metali lub półprzewodników, zjawisko

Bardziej szczegółowo

ELEKTRONIKA ELM001551W

ELEKTRONIKA ELM001551W ELEKTRONIKA ELM001551W Podstawy elektrotechniki i elektroniki Definicje prądu elektrycznego i wielkości go opisujących: natężenia, gęstości, napięcia. Zakres: Oznaczenia wielkości fizycznych i ich jednostek,

Bardziej szczegółowo

Ładunki elektryczne i siły ich wzajemnego oddziaływania. Pole elektryczne. Copyright by pleciuga@ o2.pl

Ładunki elektryczne i siły ich wzajemnego oddziaływania. Pole elektryczne. Copyright by pleciuga@ o2.pl Ładunki elektryczne i siły ich wzajemnego oddziaływania Pole elektryczne Copyright by pleciuga@ o2.pl Ładunek punktowy Ładunek punktowy (q) jest to wyidealizowany model, który zastępuje rzeczywiste naelektryzowane

Bardziej szczegółowo

Skończona studnia potencjału

Skończona studnia potencjału Skończona studnia potencjału U = 450 ev, L = 100 pm Fala wnika w ściany skończonej studni długość fali jest większa (a energia mniejsza) Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach

Bardziej szczegółowo

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał Statyka Cieczy i Gazów Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał 1. Podstawowe założenia teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał: Ciała zbudowane są z cząsteczek. Pomiędzy cząsteczkami

Bardziej szczegółowo

Przyrządy i układy półprzewodnikowe

Przyrządy i układy półprzewodnikowe Przyrządy i układy półprzewodnikowe Prof. dr hab. Ewa Popko ewa.popko@pwr.edu.pl www.if.pwr.wroc.pl/~popko p.231a A-1 Zawartość wykładu Wy1, Wy2 Wy3 Wy4 Wy5 Wy6 Wy7 Wy8 Wy9 Wy10 Wy11 Wy12 Wy13 Wy14 Wy15

Bardziej szczegółowo

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. DUALIZM ŚWIATŁA fala interferencja, dyfrakcja, polaryzacja,... kwant, foton promieniowanie ciała doskonale

Bardziej szczegółowo

Oddziaływanie cząstek z materią

Oddziaływanie cząstek z materią Oddziaływanie cząstek z materią Trzy główne typy mechanizmów reprezentowane przez Ciężkie cząstki naładowane (cięższe od elektronów) Elektrony Kwanty gamma Ciężkie cząstki naładowane (miony, p, cząstki

Bardziej szczegółowo

Struktura pasmowa ciał stałych

Struktura pasmowa ciał stałych Struktura pasmowa ciał stałych dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ ireneusz.owczarek@p.lodz.pl http://cmf.p.lodz.pl/iowczarek 2012/13 Spis treści 1. Pasmowa teoria ciała stałego 2 1.1. Wstęp do teorii..............................................

Bardziej szczegółowo

Badanie charakterystyki diody

Badanie charakterystyki diody Badanie charakterystyki diody Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie charakterystyk prądowo napięciowych różnych diod półprzewodnikowych. Wstęp Dioda jest jednym z podstawowych elementów elektronicznych,

Bardziej szczegółowo

Zasady obsadzania poziomów

Zasady obsadzania poziomów Zasady obsadzania poziomów Model atomu Bohra Model kwantowy atomu Fala stojąca Liczby kwantowe -główna liczba kwantowa (n = 1,2,3...) kwantuje energię elektronu (numer orbity) -poboczna liczba kwantowa

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki wykład 4

Podstawy fizyki wykład 4 D. Halliday, R. Resnick, J.Walker: Podstawy Fizyki, tom 5, PWN, Warszawa 2003. H. D. Young, R. A. Freedman, Sear s & Zemansky s University Physics with Modern Physics, Addison-Wesley Publishing Company,

Bardziej szczegółowo

3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA

3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA 3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA Złącze p-n jest to obszar półprzewodnika monokrystalicznego utworzony przez dwie graniczące ze sobą warstwy jedną typu p i drugą typu n. Na rysunku 3.1 przedstawiono uproszczony

Bardziej szczegółowo

E3. Badanie temperaturowej zależności oporu elektrycznego ciał stałych 1/5

E3. Badanie temperaturowej zależności oporu elektrycznego ciał stałych 1/5 1/5 Celem ćwiczenia jest poznanie temperaturowej zależności przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik i półprzewodnik oraz doświadczalne wyznaczenie energii aktywacji przewodnictwa dla półprzewodnika

Bardziej szczegółowo

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY Włodzimierz Wolczyński 47 POWTÓRKA 9 MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY Zadanie 1 W dwóch przewodnikach prostoliniowych nieskończenie długich umieszczonych w próżni, oddalonych od siebie o r = cm, płynie prąd.

Bardziej szczegółowo

Przewodniki, półprzewodniki i izolatory

Przewodniki, półprzewodniki i izolatory Przewodniki, półprzewodniki i izolatory Według współczesnego poglądu na budowę materii zawiera ona w stanie normalnym albo inaczej - obojętnym, równe ilości elektryczności dodatniej i ujemnej. JeŜeli takie

Bardziej szczegółowo

Elektryczne własności ciał stałych

Elektryczne własności ciał stałych Elektryczne własności ciał stałych Izolatory (w temperaturze pokojowej) w praktyce - nie przewodzą prądu elektrycznego. Ich oporność jest b. duża. Np. diament ma oporność większą od miedzi 1024 razy Metale

Bardziej szczegółowo

Fizyka Ciała Stałego. Struktura krystaliczna. Struktura amorficzna

Fizyka Ciała Stałego. Struktura krystaliczna. Struktura amorficzna Wykład II Struktura krystaliczna Fizyka Ciała Stałego Ciała stałe można podzielić na: Amorficzne, brak uporządkowania, np. szkła; Krystaliczne, o uporządkowanym ułożeniu atomów lub molekuł tworzącym sieć

Bardziej szczegółowo

Nauka o Materiałach Wykład II Monokryształy Jerzy Lis

Nauka o Materiałach Wykład II Monokryształy Jerzy Lis Wykład II Monokryształy Jerzy Lis Treść wykładu: 1. Wstęp stan krystaliczny 2. Budowa kryształów - krystalografia 3. Budowa kryształów rzeczywistych defekty WPROWADZENIE Stan krystaliczny jest podstawową

Bardziej szczegółowo

Podział ciał stałych ze względu na strukturę atomowo-cząsteczkową

Podział ciał stałych ze względu na strukturę atomowo-cząsteczkową Podział ciał stałych ze względu na strukturę atomowo-cząsteczkową Kryształy Atomy w krysztale ułożone są w pewien powtarzający się regularny wzór zwany siecią krystaliczną. Struktura kryształu NaCl Polikryształy

Bardziej szczegółowo

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz OPTYKA Leszek Błaszkieiwcz Ojcem optyki jest Witelon (1230-1314) Zjawisko odbicia fal promień odbity normalna promień padający Leszek Błaszkieiwcz Rys. Zjawisko załamania fal normalna promień padający

Bardziej szczegółowo

Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI.

Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI. Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI. 1. Ładunki q 1 =3,2 10 17 i q 2 =1,6 10 18 znajdują się w próżni

Bardziej szczegółowo

Teoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników

Teoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników Teoria pasmowa ciał stałych Zastosowanie półprzewodników Model atomu Bohra Niels Bohr - 1915 elektrony krążą wokół jądra jądro jest zbudowane z: i) dodatnich protonów ii) neutralnych neutronów Liczba atomowa

Bardziej szczegółowo

Ciała stałe. Ciała krystaliczne. Ciała amorficzne. Bardzo często mamy do czynienia z ciałami polikrystalicznymi, rzadko monokryształami.

Ciała stałe. Ciała krystaliczne. Ciała amorficzne. Bardzo często mamy do czynienia z ciałami polikrystalicznymi, rzadko monokryształami. Ciała stałe Ciała krystaliczne Ciała amorficzne Bardzo często mamy do czynienia z ciałami polikrystalicznymi, rzadko monokryształami. r T = Kryształy rosną przez regularne powtarzanie się identycznych

Bardziej szczegółowo

Wykład VI. Teoria pasmowa ciał stałych

Wykład VI. Teoria pasmowa ciał stałych Wykład VI Teoria pasmowa ciał stałych Energia elektronu (ev) Powstawanie pasm w krysztale sodu pasmo walencyjne (zapełnione częściowo) Konfiguracja w izolowanym atomie Na: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Ne Położenie

Bardziej szczegółowo

W1. Właściwości elektryczne ciał stałych

W1. Właściwości elektryczne ciał stałych W1. Właściwości elektryczne ciał stałych Względna zmiana oporu właściwego przy wzroście temperatury o 1 0 C Materiał Opór właściwy [m] miedź 1.68*10-8 0.0061 żelazo 9.61*10-8 0.0065 węgiel (grafit) 3-60*10-3

Bardziej szczegółowo

Wykład III. Teoria pasmowa ciał stałych

Wykład III. Teoria pasmowa ciał stałych Wykład III Teoria pasmowa ciał stałych Energia elektronu (ev) Powstawanie pasm w krysztale sodu pasmo walencyjne (zapełnione częściowo) Konfiguracja w izolowanym atomie Na: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Ne Położenie

Bardziej szczegółowo