در فیزیک شرایط جامد، طبق عقیدهای به اسم «عقیده نواری»، قالب یا این که لایه گنجایش آحاد اتمها در پوسته نواری به اسم نوار گنجایش معرفی می شود. درحالتی که الکترونی انرژی بیشتری بهدست آورد (از روش جذب گرما یا این که جذب نوروفروغ در پوسته فوتونهای انرژی)، میتواند نوار گنجایش را سوراخ کرده و در پوسته یک الکترون آزاد به نوار رسانش در جامد وارد خواهد شد. الکترونی که از نوار گنجایش بیرون گردیده و با گذر از گاف نواری وارد نوار رسانش ماده می گردد، الکترون برانگیخته اسم دارااست. اختلاف انرژی در بین نوار رسانش و نوار گنجایش در هر مادهای گاف نواری یا این که گاف انرژی نامیده معلم خصوصی فیزیک در همدان میگردد.
گاف نواری هر ماده آرمدهنده این میباشد که الکترونهای گنجایش در آن ماده برای رفتن به نوار رسانش به چه مقدار انرژی نیاز داراهستند. در فیض با پی بردن گاف و مدد انرژی مایحتاج برای هر الکترون، خواهیم توانست پیروز به جابجایی الکترونها از نوار گنجایش به نوار رسانش در ماده شویم. در اینحالت الکترونهای آزاد بیشتری خوا هیم داشت که نتیجه ها آن ارتقا رسانایی ماده میباشد. تفکیک مواد متعدد از نگاه رسانایی در سه دسته رسانا، نصفهرسانا و نارسانا با دقت به اندازه گاف نواری و با اعتنا به نمودار انرژی تحت اجرا میگردد. نکته قابل توجه در ارتباط گاف نواری این میباشد که از نگاه کوانتومی ورود الکترون به محدوده گاف را غیرمجاز فرض میکنیم، مگر در موردها استثنا که دراین حالت با وضعیتهای تله در ماده روبرو خوا هیم شد.
نمودارهایی از سطوحی با رنگهای آبیرنگ، سبز و صورتی
طبقهبندی جامدات با اعتنا به اندازه گاف نواری
به عبارتیطور که در صورت بالا مشاهده میکنید، گاف نواری در مواد نارسانا مقدار بزرگی دارااست. به همین عامل عملا قابلیت و امکان تحریک شدن الکترونها و ساخت الکترون آزاد دراین مواد نیست. اما طریقهای خاصی مانند اجرا ولتاژ بالا به ماده قادر است به برانگیختگی الکترونها یاری دهد. ولی در نصفهرساناها اندازه گاف در حدی میباشد که الکترونهای گنجایش ماده با جذب گرما یا این که فوتون، امکان برانگیختگی و رفتن به نوار رسانش را داراهستند. این در حالی میباشد که در مواد رسانا نوار گنجایش و رسانش ماده همپوشانی دارا هستند و در واقعیت گافی نیست یا این که در حالتیکه می باشد، خیلی خیلی خرد میباشد.
نصیبهای دیگر فیزیک وضعیت جامد به بازرسی موقعیت مایع معمول در موادی به اسم کریستالهای مایع و در دماهایی در حدود صفر مطلق تخصیص دارااست. اینگونه موادی «مایعات کوانتومی» نامیده میگردند. مایعات کوانتومی خواص مهمی به اسم «ابرشارگی» را از خویش نماد می دهند که به جریانهای تماما فارغ از اصطکاک گفته می گردد. ابرشارگی در سیالات از جهاتی با ابررسانایی در جامدات (به معنای عبور جریان الکتریسیته سوای مقاومت) مشابهت دارااست. ابررسانایی در دماهای خاص و خیلی تحت در دسته خاصی از جامدات مانند مواد سرامیکی و فلزی مشاهده میشود. مستقل از عنایت کاربردی ابررساناها و ابرشارهها در مسئله تکنولوژی امروز، اگاهی از اینگونه شرایطهای کوانتومی ماکروسکوپی مایع و جامدی در مطالعات اخترشناسی ساختار ستارهای مانند ستاره نوترونی بسیار التفات داراهستند. در قسمت آنگاه با ابررسانایی بیشتر آشنا میشوید.
یک کدام از دیگر از دیدنیترین و کاربردیترین مباحث فیزیک ماده چگال، «ابررسانایی» (Superconductivity) میباشد که درین نصیب خواهیم مشاهده کرد مهمترین مفاهیم آن در فیزیک چیست. میدانیم همگی مواد حتی شایسته ترین رساناها مانند نقره و مس دارنده مقاومت می باشند. ولی در ابررسانایی می بینیم که با کاهش دما در بعضا از مواد این قابلیت و امکان وجود داراست که بتوانیم مقاومت را تا حد متعددی کاهش دهیم.
در شرایطیکه بتوانیم مادهای را تا پایین دمایی به اسم دمای بحرانی یا این که دمای گذار (
T
c
T
c
) سرد کنیم، مقاومت آن تماما از در بین میرود و یک ابررسانا داریم. یک کدام از مواد معمول که با این موقعیت به ابررسانایی می رسد، جیوه میباشد (با دمای بحرانی
4.2
K
4.2 K
).
تصویری از یک نمودار
در فیزیک شرایط جامد، طبق عقیدهای به اسم «عقیده نواری»، قالب یا این که لایه گنجایش آحاد اتمها در پوسته نواری به اسم نوار گنجایش معرفی می شود. درحالتی که الکترونی انرژی بیشتری بهدست آورد (از روش جذب گرما یا این که جذب نوروفروغ در پوسته فوتونهای انرژی)، میتواند نوار گنجایش را سوراخ کرده و در پوسته یک الکترون آزاد به نوار رسانش در جامد وارد خواهد شد. الکترونی که از نوار گنجایش بیرون گردیده و با گذر از گاف نواری وارد نوار رسانش ماده می گردد، الکترون برانگیخته اسم دارااست. اختلاف انرژی در بین نوار رسانش و نوار گنجایش در هر مادهای گاف نواری یا این که گاف انرژی نامیده معلم خصوصی فیزیک در همدان میگردد.
گاف نواری هر ماده آرمدهنده این میباشد که الکترونهای گنجایش در آن ماده برای رفتن به نوار رسانش به چه مقدار انرژی نیاز داراهستند. در فیض با پی بردن گاف و مدد انرژی مایحتاج برای هر الکترون، خواهیم توانست پیروز به جابجایی الکترونها از نوار گنجایش به نوار رسانش در ماده شویم. در اینحالت الکترونهای آزاد بیشتری خوا هیم داشت که نتیجه ها آن ارتقا رسانایی ماده میباشد. تفکیک مواد متعدد از نگاه رسانایی در سه دسته رسانا، نصفهرسانا و نارسانا با دقت به اندازه گاف نواری و با اعتنا به نمودار انرژی تحت اجرا میگردد. نکته قابل توجه در ارتباط گاف نواری این میباشد که از نگاه کوانتومی ورود الکترون به محدوده گاف را غیرمجاز فرض میکنیم، مگر در موردها استثنا که دراین حالت با وضعیتهای تله در ماده روبرو خوا هیم شد.
نمودارهایی از سطوحی با رنگهای آبیرنگ، سبز و صورتی
طبقهبندی جامدات با اعتنا به اندازه گاف نواری
به عبارتیطور که در صورت بالا مشاهده میکنید، گاف نواری در مواد نارسانا مقدار بزرگی دارااست. به همین عامل عملا قابلیت و امکان تحریک شدن الکترونها و ساخت الکترون آزاد دراین مواد نیست. اما طریقهای خاصی مانند اجرا ولتاژ بالا به ماده قادر است به برانگیختگی الکترونها یاری دهد. ولی در نصفهرساناها اندازه گاف در حدی میباشد که الکترونهای گنجایش ماده با جذب گرما یا این که فوتون، امکان برانگیختگی و رفتن به نوار رسانش را داراهستند. این در حالی میباشد که در مواد رسانا نوار گنجایش و رسانش ماده همپوشانی دارا هستند و در واقعیت گافی نیست یا این که در حالتیکه می باشد، خیلی خیلی خرد میباشد.
نصیبهای دیگر فیزیک وضعیت جامد به بازرسی موقعیت مایع معمول در موادی به اسم کریستالهای مایع و در دماهایی در حدود صفر مطلق تخصیص دارااست. اینگونه موادی «مایعات کوانتومی» نامیده میگردند. مایعات کوانتومی خواص مهمی به اسم «ابرشارگی» را از خویش نماد می دهند که به جریانهای تماما فارغ از اصطکاک گفته می گردد. ابرشارگی در سیالات از جهاتی با ابررسانایی در جامدات (به معنای عبور جریان الکتریسیته سوای مقاومت) مشابهت دارااست. ابررسانایی در دماهای خاص و خیلی تحت در دسته خاصی از جامدات مانند مواد سرامیکی و فلزی مشاهده میشود. مستقل از عنایت کاربردی ابررساناها و ابرشارهها در مسئله تکنولوژی امروز، اگاهی از اینگونه شرایطهای کوانتومی ماکروسکوپی مایع و جامدی در مطالعات اخترشناسی ساختار ستارهای مانند ستاره نوترونی بسیار التفات داراهستند. در قسمت آنگاه با ابررسانایی بیشتر آشنا میشوید.
یک کدام از دیگر از دیدنیترین و کاربردیترین مباحث فیزیک ماده چگال، «ابررسانایی» (Superconductivity) میباشد که درین نصیب خواهیم مشاهده کرد مهمترین مفاهیم آن در فیزیک چیست. میدانیم همگی مواد حتی شایسته ترین رساناها مانند نقره و مس دارنده مقاومت می باشند. ولی در ابررسانایی می بینیم که با کاهش دما در بعضا از مواد این قابلیت و امکان وجود داراست که بتوانیم مقاومت را تا حد متعددی کاهش دهیم.
در شرایطیکه بتوانیم مادهای را تا پایین دمایی به اسم دمای بحرانی یا این که دمای گذار (
T
c
T
c
) سرد کنیم، مقاومت آن تماما از در بین میرود و یک ابررسانا داریم. یک کدام از مواد معمول که با این موقعیت به ابررسانایی می رسد، جیوه میباشد (با دمای بحرانی
4.2
K
4.2 K
).
تصویری از یک نمودار
قوانین حرکت