Заглушённая камера

Вид материалаДокументы

Содержание


Зеркало акустическое
Зеркало оптическое
Аберрации оптических систем).
Рис. 1. Схема зерка­ла с параболоидальной поверхностью; l — предмет; l' — изобра­жение предмета.
Зеркальное отражение
Зеркальные антенны
Зеркальные ядра
Зона молчания
Зонд акустический
Зонная пластинка
Зонная теория
8 эл-нов можно оп­ределить, подставляя волн. ф-цию в виде (2) в стационарное Шредингера уравнение
Рис. 1. Дисперсионные кривые ξ
N атомов, каждый из к-рых в свободном состоянии обладает дискретным электронным энергетич. спектром. При объединении N
Рис. 2. Эллипсоиды пост. энергии в Si.
А. А. Гусев, Э. М. Эпттейн.
Подобный материал:
1   2   3   4
ЗЕМНОЙ МАГНЕТИЗМ (геомагне­тизм), 1) магнитное поле Земли. 2) Раздел геофизики, изучающий рас­пределение в пр-ве и изменения во вре­мени магн. поля Земли, а также свя­занные с ним физ. процессы в Зем­ле и в атмосфере. В каждой точке пр-ва геомагн. поле характеризуется вектором напряжённости Т, величина и направление к-рого определяются тремя составляющими X, Y, Z (север­ной, восточной и вертикальной) в прямоуг. системе координат (рис.) или тремя элементами З. м.: горизонталь­ной составляющей напряжённости Н, магн. склонением D (угол меж­ду Н и плоскостью геогр. меридиана) и магн. наклонением I (угол между Т и плоскостью горизонта). Су­ществование у Земли магн. поля (т. н. основного, или посто­янного, поля, его вклад ~99%) объясняют процессами, протекающи­ми в жидком металлическом ядре Зем­ли (см. Динамо-эффект). Осн. поле до

высот ~3Rзем (Rземрадиус Земли) имеет дипольный хар-р, но на больших высотах структура ноля значительно сложнее (см. Магнитосфера). Магн. полюсы Земли (точки, где Н= 0) не совпадают с её геогр. полюсами — ди­польный магн. момент Земли, равный 8•1025 ед. СГС, образует с осью враще­ния Земли угол 11,5°. Напряжённость геомагн. поля Т убывает от магн.



Составляющие магнитного по­ля Земли.

полюсов к магн. экватору (линии, где /=0) от 55,7 до 33,4 А/м (от 0,70 до 0,42 Э). Осн. магн. поле испыты­вает лишь медленные вековые измене­ния (вариации). В разные геол. эпохи геомагн. поле имело разл. полярность, т. е. с периодом от сотен тыс. лет до десятков млн. лет происходит переполюсовка осн. магн. поля Земли. Пере­менное геомагн. поле (~1%), порож­даемое токами в магнитосфере и ионо­сфере, более неустойчиво. Наблюдают­ся периодич. солнечно-суточные и лун­но-суточные магн. вариации соответ­ственно с амплитудами 30—70  и 1 — 5  (1=10-5 Э). Обтекание магнито­сферы плазмой солнечного ветра с пе­ременными плотностью и скоростью заряж. ч-ц, а также прорывы ч-ц в магнитосферу приводят к изменению токовых систем в магнитосфере и ионо­сфере. Токовые системы в свою очередь вызывают в околоземном косм. пр-ве и на поверхности Земли колебания гео­магн. поля в широком диапазоне частот (от 10-5 до 102 Гц) и амплитуд (от 10-3 до 10-7 Э). Сильные возмущения магнитосферы магн. бури — сопро­вождаются появлением в верх. атмо­сфере Земли полярных сияний, ионо­сферных возмущений, рентг. и НЧ излучений.

• Яновский Б. М., Земной магнетизм, 4 изд., Л., 1978; С т е й с и Ф. Д., Физика Земли, пер. с англ., М., 1972.

ЗЕРКАЛО АКУСТИЧЕСКОЕ, глад­кая поверхность, линейные размеры к-рой велики по сравнению с длиной волны  падающего звука, формирую­щая регулярное отражение звук. волн. Поверхность считается гладкой, если шероховатости её меньше /20. Св-ва акустич. З. характеризуются коэфф. отражения, к-рый определяет энергию отражённой волны, и формой его по­верхности, к-рая обусловливает вид отражённой волны. З. а. применяются для изменения направления распро­странения и фокусировки звука. Напр., плоское З. а. изменяет лишь направление распространения волны, а ко­ническое изменяет не только направ­ление распространения, но и вид отра­жённой волны. Параболоидное З. а. изменяет направление и вид плоской волны, превращая её в сходящуюся сферич. волну, а эллипсоидное изме­няет только направление распростра­нения волны, преобразовывая расхо­дящуюся сферич. волну в сходящуюся в др. фокусе сферич. волну.

• Каневский И. Н., Фокусирование звуковых и ультразвуковых волн, М., 1977.

И. Н. Каневский.

ЗЕРКАЛО ОПТИЧЕСКОЕ, тело, обла­дающее полированной поверхностью правильной формы, способной отра­жать световые лучи с соблюдением ра­венства углов падения и отражения, и образующее изображения оптические предметов (в т. ч. источников света), положение к-рых может быть опреде­лено по законам геометрической опти­ки.

Наиболее распространены плос­кие З. о. В оптических системах применяются также выпуклые и вогнутые З. о. со сферич., параболоидальными, эллипсоидаль­ными, тороидальными и др. отражаю­щими поверхностями. Кач-во З. о. тем выше, чем ближе форма его поверх­ности к математически правильной. Микронеровности отражающих по­верхностей З. о. должны быть малы по сравнению с длиной световой вол­ны (см. Отражение света). Макси­мально допустимая величина микро­неровностей поверхностей определяет­ся назначением З. о. Так, для астр. приборов она не должна превышать 0,1 наименьшей длины волны падаю­щего на З. о. излучения, в то время как для прожекторных или конденсорных З. о., отражающих большие световые потоки, она может быть в 10—100 раз больше.

Неплоские З. о. обладают всеми присущими оптич. системам аберра­циями, кроме хроматических (см. Аберрации оптических систем). Плос­кое З. о.— единственная оптич. система, к-рая даёт полностью безаберрац. изображение (всегда мнимое) при любых падающих на него пучках света.



Рис. 1. Схема зерка­ла с параболоидальной поверхностью; l — предмет; l' — изобра­жение предмета.


Положения предмета и его изображения, даваемого З. о. со сфе­рич., параболоидальной или др. по­верхностью, имеющей ось симметрии, связаны с радиусом кривизны r З. о, в его вершине О (рис. 1) соотношением: l/s+l/s' = 2/r, где s — расстояние от вершины З. о. до предмета А, s' — рас-

200


стояние до изображения А'. Эта ф-ла строго справедлива лишь в предель­ном случае бесконечно малых углов, образуемых лучами света с осью З. о.; однако она явл. хорошим приближе­нием и при конечных, но достаточно малых углах. Если предмет находится на бесконечно большом расстоянии, то

s' равно фокусному расстоянию З. о.: s'=f'=r/2. Фокальная плоскость (см. Фокус) расположена на расстоянии r/2 от вершины З. о.




Рис. 2. Спектральные коэфф. отражения металлич. плёнок.


З. о. должно иметь высокий отра­жения коэффициент. Большими коэфф. отражения обладают металлич. по­верхности: алюминиевые — в УФ, ви­димом и ИК диапазонах, серебряные — в видимом и ИК, золотые — в ИК. От­ражение от любого металла сильно за­висит от длины волны К света: с её увеличением коэфф. отражения возра­стает для нек-рых металлов до 99% (рис. 2).

Коэфф. отражения у диэлектриков значительно меньше, чем у металлов (стекло с показателем преломления n=1,5 отражает всего 4%). Однако, используя интерференцию света в многослойных комбинациях прозрач­ных диэлектриков, можно получить отражающие (в относительно узкой области спектра) поверхности с коэфф. отражения более 99% не только в ви­димом диапазоне, но и в УФ, что невоз­можно получить от З. о. с металлич. поверхностями. Диэлектрич. З. о. со­стоят из большого числа (13—17) слоев диэлектриков попеременно с вы­соким и низким п. Оптическая толщи­на каждого слоя составляет /4 (см. Оптика тонких слоев). Нечётные слои делаются из материала с высоким n (напр., из сульфидов цинка, сурьмы, окислов титана, циркония, гафния, тория), а чётные — из материала с низ­ким n (фторидов магния, стронция, двуокиси кремния). Коэфф. отражения диэлектрич. З. о. зависит не только от , но и от угла падения излучения. Наиболее распространённый способ изготовления З. о.— нанесение отра­жающих металлич. или диэлектрич. покрытий на полированную стеклян­ную поверхность катодным распыле­нием или испарением в ва­кууме.

З. о., применяемые самостоятельно и в сочетании с линзами, образуют

обширную группу зеркальных и зер­кально-линзовых приборов. Безаберрационность плоских З. о. позволила широко использовать их для поворота светового пучка, автоколлимации, пе­реворачивания изображений и т. д. Плоские З. о. используются также в зеркальной развёртке оптической и скоростной киносъёмке; З. о. входят в состав точнейших измерит. прибо­ров, напр. интерферометров. С соз­данием лазеров З.о. стали применяться в кач-ве отражающих плоскостей, оптических резонаторов. Отсутствие хроматин, аберраций в З. о. обусло­вило использование их в телескопах, монохроматорах (особенно ИК излу­чения) и во многих др. приборах.

• Тудоровский А. И., Теория опти­ческих приборов, 2 изд., ч. 2, М.— Л. 1952; Слюсарев Г. Г., Методы расчета опти­ческих систем, 2 изд., Л., 1969.

В. Н. Рождественский.

ЗЕРКАЛЬНОЕ ОТРАЖЕНИЕ света, см. в ст. Отражение света

ЗЕРКАЛЬНОЙ СИММЕТРИИ ПРА­ВИЛО, то же, что Лёвшина правило.

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЕ СИСТЕ­МЫ (катадиоптрические системы), оптич. системы, содержащие отражаю­щие (зеркала оптические) и преломляю­щие поверхности (линзы). В нек-рых З.-л. с. зеркала выполняют чисто кон­структивные функции (изменение на­правления светового пучка, уменьше­ние габаритов прибора и т. п.), не




Оптич.схемы зеркально-линзовых систем с линзовыми компенсаторами ЛК аберраций: а — сверхсветосильный объек­тив с большим углом зрения (до 30°) для фотосъемки движущихся небесных тел; б — телескоп с параболоидальным зерка­лом, в — система с параболоидальным большим зеркалом и сферическим малым зеркалом З.


влияя на кач-во изображения. При­мером таких систем могут служить зер­кально-линзовые конденсоры микро­скопов. В других случаях зеркала иг­рают осн. роль в образовании изобра­жений, а линзы служат гл. обр. для исправления аберраций, вносимых зер­калами (см. Аберрации оптических систем). Оптич. св-ва зеркал не ме­няются при изменении длины волны падающего света (т. е. зеркала ахроматичны), поэтому З.-л. с. широко применяются в случаях, когда оптич. система должна обладать боль­шим фокусным расстоянием и большим диаметром (напр., объективы телеско­пов).

Одна из осн. областей применения З.-л. с.— астрономия. Сочетание зер­кал разной формы и разл. комбинаций линзовых компенсаторов позволило

создать З.-л. с. с большим углом зре­ния и светосилой (рис., а, б), умень­шить длину астр. и фотогр. приборов (рис., в).

З.-л. с. используются в кач-ве све­тосильных фотогр. объективов и теле­объективов. У этих систем сравни­тельно небольшое поле зрения, однако их разрешающая способность выше, чем у линзовых объективов с такими же хар-ками.

З.-л. с. применяются при конструи­ровании объективов микроскопов. Та­кие объективы обычно взаимозаменяе­мы с линзовыми, но обладают рядом преимуществ, особенно при исследо­вании в УФ лучах. В микроскопах также широко используется освети­тельная З.-л. с.— конденсор.

Ахроматичность и высокий коэфф отражения зеркал в широкой спектр области обусловили использование

З.-л. с. и в др. приборах, работающих в УФ и ИК областях спектра (в част­ности, в спектральных приборах).

• См. лит. при ст. Зеркало оптическое, Линза.

Г. Г. Слюсарев.

ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ, антен­ны, в к-рых формирование диаграммы направленности осуществляется с по­мощью отражающих поверхностей — зеркал. Их появление восходит к классическим экспериментам нем. фи­зика Г. Герца, применившего в 1888 в кач-ве фокусирующего зеркала параболич. цилиндр. З. а. состоит из одного или неск. облучателей и од­ного зеркала или системы зеркал. Используются параболич., эллиптич., гиперболич., сферич., плоские

зеркала и их ком­бинации, а также параболич ци­линдр, сегментно-параболич. цилиндр параболич. тор и т. п. (рис. 1).

Наиболее распространены однозеркальные антенны, облучаемые из фо­куса / или из фокальной линии. В про­стейших многозеркальных антеннах используется параболич. зеркало и конфокальный с ним гиперболоид или эллипсоид, другой фокус к-рого рас­положен на поверхности гл. пара­болич. зеркала (рис. 2). К З. а от­носятся также перископические ан­тенны (рис. 3, а) и антенны пе­ременного профиля Хайкина — Кайдановского (рис. 3, б). К З. а. относятся также рупорно-параболические антенны и антенны типа раковины.

З. а. широкодиапазонны, позволя­ют формировать различные (в т. ч. весьма узкие) диаграммы направлен­ности и осуществлять как механич , так и электрич. сканирование. Они обладают большим усилением и малы­ми потерями, их шумовая темп-ра

201




Рис. 1. Элементы зеркальных антенн.



Рис. 2. Двухзеркальные антенны: вверху — антенна Кассегрена; вни­зу — антенна Гре­гори.



Рис. З. а — перископич. антенна; б — ан­тенна перем. профиля.


может быть очень низкой. Всё это обус­ловило их широкое использование в радиоастрономии, косм. радиосвязи и радиолокации и т. д.

• См. лит. при ст. Антенна.

Н. М. Цейтлин.

ЗЕРКАЛЬНЫЕ ЯДРА, два атомных ядра, отличающихся тем, что при одинаковом числе нуклонов число нейтронов в одном из них равно числу протонов во втором. Примеры З. я.:

31Н—32Не,73Li74Be, 146С—148О. З. я. яв­ляются членами одного изоспинового мультиплета. Вследствие изотопиче­ской инвариантности яд. сил (незави­симости яд. сил от заряда взаимодей­ствующих нуклонов) массы З. я. от­личаются друг от друга только за счёт кулоновской энергии отталкивания протонов и разности масс нейтрона и протона. Это соотношение выполня­ется с хорошей точностью (порядка 0,1%).

ЗИВЕРТ (Зв), в СИ наименование еди­ницы эквивалентной дозы излучения, рекомендованное 16-й Генеральной конференцией по мерам и весам (1979). 1Зв=1 Дж/кг=102 бэр.

ЗОНА МОЛЧАНИЯ в акустике (зона акустической тени), область, в к-рой звук от удалённых мощных источни­ков (орудийная стрельба, взрыв и т. д.) не слышен, в то время как на больших расстояниях от источника он снова появляется (т. н. зона аномаль­ной слышимости). З. м. обычно имеют на земной поверхности форму непра­вильного кольца, окружающего ис­точник звука. Иногда наблюдаются две и даже три З. м., разделённые зо­нами аномальной слышимости. Внутр. радиус 1-й З. м. обычно равен 20— 80 км, иногда он достигает 150 км; внеш. радиус может достигать 150— 400 км. Причиной образования З. м. явл. рефракция звука в атмосфере. Аналогичное явление наблюдается ча­сто и при распространении звука (УЗ) в океане (см. Гидроакустика).

• X р г и а н А. X., Физика атмосферы, 2 изд., т. 1—2, Л., 1978; Толстой И., К л е й К. С., Акустика океана, М., 1969, гл. 5.

ЗОНД АКУСТИЧЕСКИЙ, устройство для измерения звукового давления в заданной точке звук. поля, обеспечи­вающее мин. искажения поля, вызван­ные самим процессом измерения. З. а. представляет собой тонкую трубку А (рис.) или тв. стержень, изолированный от окружающей среды, один конец к-рого вводится в исследуемую область звук. поля, а второй соединяется с приёмником звука D.



Для исключения резонансных явлений и осуществления режима бегущей волны за приёмником к трубке (стержню) присоединяется длинный звукопровод В, обладающий

значит. поглощением. З. а. применя­ются для измерений в малых объёмах и труднодоступных местах. • Беранек Л., Акустические измерения, пер. с англ., М., 1952; Блинова Л. П., Колесников А. Е., Ланганс Л. Б., Акустические измерения, М., 1971.

И. П. Голямина.

ЗОННАЯ ПЛАСТИНКА Френеля (пластинка Сорэ), в простейшем слу­чае стеклянная пластинка, состоящая из системы чередующихся прозрачных и непрозрачных концентрич. колец, по­строенных по принципу расположения ион Френеля. З. п. явл. по существу дифракционной решёткой. З. п. (рис.)



делит падающую на неё волну на коль­цевые зоны, ширина к-рых подобрана так, чтобы расстояние от краёв зоны до точки наблюдения F, наз. фоку­сом З. п., изменялось на половину длины волны : NF-MF=/2, при этом фазы волн, приходящих в F из соответствующих точек N и М сосед­них зон, противоположны. Если меж­ду точечным источником света и точ­кой наблюдения расположить З. п. с к прозрачными кольцами, соответствую­щими нечётным зонам Френеля (чёт­ные зоны — непрозрачные), то дейст­вие всех выделенных (прозрачных) зон сложится и амплитуда колебаний в точке наблюдения возрастёт в 2k раз; то же произойдёт, если прозрачными будут чётные зоны, но фаза суммарной волны будет иметь противоположный знак. Если на стеклянную пластинку вместо непрозрачного слоя нанести прозрачный слой, вызывающий сдвиг фазы на /2, то интенсивность света в точке наблюдения возрастёт в 4k раз.

Примером З. п. может служить го­лограмма точечного источника; осо­бенностью голограммы как З. п. явл. то, что переход от тёмного поля к светлому осуществляется не скачком, а плавно, прибл. по синусоидальному закону.

Для оптич. излучения с длиной вол­ны  З. п. действует как положитель­ная линза, но хроматическая аберра­ция такой системы приблизительно в 20 раз больше, чем у линз из стекла типа «крон». Аналогичные устройства могут быть созданы и в диапазоне ра­диоволн, где благодаря значительно большим длинам волн реализация описанного принципа упрощается и оказывается возможным создание на­правленных излучателей типа зонных антенн.

Л. Н. Капорский.

202


ЗОННАЯ ТЕОРИЯ твёрдых тел, кван­товая теория энергетич. спектра эл-нов в кристалле, согласно к-рой этот спектр состоит из чередующихся зон (полос) разрешённых и запрещённых энергий. З. т. объясняет ряд св-в и явлений в кристалле, в частности разл. хар-р электропроводности тв. тел. Основы З. т. созданы нем. физи­ком Ф. Блохом (1928) и франц. физи­ком Л. Бриллюэном (1930).

В основе З. т. лежит т. н. о д н о э л е к т р о н н о е п р и б л и ж е н и е, базирующееся на след. упроще­ниях: 1) ат. ядра в узлах идеальной крист. решётки неподвижны (их масса велика по сравнению с массой эл-нов). 2) Эл-н движется в поле периодич. потенциала U(r) (r — прост­ранств. координата точки), к-рое скла­дывается из полей, создаваемых ядра­ми и остальными эл-нами. 3) Это периодич. поле обладает трансляц. инва­риантностью:

U(r+an)=U(r), (1)

где аn вектор n-го узла решетки. В такой модели для волн. ф-ции  эл-на в решётке выполняется тео­рема Блоха:

k(r)=uk(r)exkr, (2)

где uk(r+a)=uk(r), k — волновой век­тор эл-на. Это означает, что k(r) имеет вид волн. ф-ции свободного эл-на, амплитуда к-рой промодулирована в пр-ве с периодом решётки.

Спектр энергии 8 эл-нов можно оп­ределить, подставляя волн. ф-цию в виде (2) в стационарное Шредингера уравнение и вводя те или иные гранич­ные условия. Решение ур-ния даёт энергетич. спектр в виде серии полос разрешённых энергий ξl(k) (l — но­мера разрешённых зон), разделённых полосами запрещённых энергий. Из (1) следует, что ξl(k+b)=ξl(k), где bвектор обратной решётки. Следо­вательно, ξl(k) — периодич. ф-ция с периодом b. Физически разл. значения k заключены внутри первой Бриллюэна зоны.

В соответствии с З. т. движение эл-на в решётке сходно с движением эл-на в свободном пр-ве, однако фак­тически носит туннельный хар-р. Квазиимпульс эл-на в ре-щётке p=hk отличен от импульса свободного эл-на. Для него выполня­ются законы сохранения, справедливо ур-ние движения dp!dt=F (Fвнеш. сила). Эл-н в кристалле оказывается квазичастицей с эффективной массой m*, отличной от массы свободного эл-на m0. Энергия эл-на явл. ф-цией квазиимпульса ξ(р).

Энергетич. структура каждой зоны описывается ф-цией ξ(р), наз. дис­персии законом. Есть два осн. способа описывать энергетич. структуру зоны: 1) пусть координаты рх, ру и рz фикси­рованы, тогда ξ(рx) — кривая на плоскости (ξ, рх) (дисперсион­ная кривая, рис. 1). Повторяя эту операцию для (ξру) и (ξрг)

получим набор дисперс. кривых, пол­ностью характеризующих ф-цию ξ(p). 2) Можно фиксировать какое-то зна­чение энергии в к.-л. зоне ξl(p)=const. Это ур-ние поверхности в трёх­мерном р-пространстве (изоэнергетич. поверхность). Изменяя константу, по­лучим семейство изоэнергетич. поверх­ностей, характеризующих закон дис­персии. Изоэнергетич. поверхности об­ладают симметрией, связанной с сим­метрией кристаллов.

Физически происхождение зонной структуры энергетич. спектра эл-нов в кристалле связано с образованием



Рис. 1. Дисперсионные кривые ξlх) и ξl-1(px) при фиксированных pу и pz: ξс — дно l+1-й зоны (зоны проводимости), ξv — потолок l-той зоны (валентной зоны); ξg — ширина запрещённой зоны; заштрихованные области — уровни, заполненные эл-нами и дырками.


кристалла из N атомов, каждый из к-рых в свободном состоянии обладает дискретным электронным энергетич. спектром. При объединении N атомов в кристалл последний можно тракто­вать как гигантскую молекулу, в к-рой эл-ны всех атомов обобществле­ны и к-рую следует рассматривать как единую квантовомеханич. систему. В кристалле каждый из ат. уровней пре­вращается в полосу, состоящую из N уровней (или с учётом спина — из 2N уровней), к-рая явл. разрешённой зо­ной ξl(p). Если на атом приходится Z эл-нов, то полное число эл-нов в кри­сталле равно NZ; они занимают уров­ни разрешённых зон начиная снизу, пока не будут полностью исчерпаны. Изоэнергетич. поверхность, соответст­вующая Ферми энергии: ξ(p)=ξF, наз. Ферми поверхностью. Ниж. зоны (довольно узкие) будут целиком за­полнены эл-нами внутр. оболочек ато­мов. Заполнение эл-нами разрешён­ных энергетич. уровней происходит в соответствии с Ферми — Дирака распределением.

Хотя структура энергетич. зоны дискретна, уровни весьма близки (ква­зинепрерывны). Для описания рас­пределения энергетич. уровней в зоне n(ξ) часто вводят ф-цию плотности состояний (уровней) g(ξ)=dn/dξ — число уровней на единичный энерге­тич. интервал. Вид ф-ции g(ξ) зави­сит от закона дисперсии. В простей­шем случае, когда

ξ(р)=р2/2m*, то g(ξ)=1/2, где А=(1/42) (2m*/h2)3/2.

Физ. св-ва кристаллов определяются в осн. верхними зонами, ещё содержа­щими эл-ны. Эиергетич. интервал ξg между «дном» ξc (минимумом энергии) самой верхней ещё содержащей эл-ны зоны и «потолком» ξv (максимумом энергии) предыдущей целиком запол­ненной зоны, наз. запрещён­ной зоной (хотя ниже по энергии может быть ещё неск. др. запрещённых и раз­решённых зон). Если при T=0 все зоны, содержащие эл-ны, заполнены эл-нами целиком, а следующая «пус­тая» разрешённая зона отделена от данной достаточно широкой запре­щённой зоной, то кристалл явл. ди­электриком (напр., у алмаза ξg~5 эВ); если ξg3 эВ, то — полу­проводником. Если верхняя содержа­щая эл-ны зона заполнена эл-нами час­тично, то это металл. Возможно час­тичное перекрытие разрешённых зон или смыкание их (полуметаллы, бес­щелевые полупроводники).

Внеш. воздействия (повышение темп-ры, облучение, напр. светом, или сильные внеш. электрич. поля) могут вызвать переброс эл-нов через запрещённую зону. В результате по­являются «свободные» носители за­ряда (эл-ны проводимости и дырки), осуществляющие проводимость.

В ПП изоэнергетич. поверхность в зоне проводимости в простейшем слу­чае явл. сферой или эллипсоидом. В более сложных случаях изоэнерге­тич. поверхность может быть много­связной, напр. в виде совокупности эллипсоидов, «нанизанных» своими длинными осями на оси симметрии изоэнергетич. поверхности (рис. 2); для Ge их 8, для Si — 6. В этом случае в зоне проводимости есть неск. экви­валентных минимумов энергии. Об­ласти энергии в зоне проводимости вблизи каждого из минимумов наз. долинами, а ПП с неск. эквива­лентными минимумами — много­долинными. В условиях равновесия эл-ны распределяются между долинами поровну.



Рис. 2. Эллипсоиды пост. энергии в Si.


При включении в данном направлении внеш. электрич. поля долины проявляют себя неэкви­валентно из-за различий в величине эфф. масс и подвижностей эл-нов в разл. направлениях. Аналогичные эф­фекты имеют место и при воздействии одностороннего давления. Следствием

203


этой неэквивалентности может быть, в частности, анизотропия электропро­водности, оптич. св-в и т. п.

Локальные нарушения идеальности решётки (примесные атомы, вакансии и др. дефекты) могут вызвать образо­вание разрешённых локальных уров­ней и локальных зон внутри запре­щённых зон. Применение З. т. воз­можно и в этом случае, и даже в случае аморфных тв. тел, хотя требует нек-рых модификаций (см. Неупоря­доченные системы).

• См. лит. при ст. Твёрдое тело.

А. А. Гусев, Э. М. Эпттейн.