Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 900 б
- Dwayne_Johnson 870 б
Энергетический спектр электронов и волновые функции электронов в квантовой точке описываются моделью потенциального ящика с бесконечными стенками кубической формы со стороной a=5 нм. Эффективная масса электронов равна 1/10 массы свободного электрона. В квантовой точке находиться 5 электронов. Чему равна энергия наивысшего уровня, на котором есть хотя бы 1 электрон? Чему равен полный спин 5-ми электронов в квантовой точке в основном состоянии с учётом правил Хунда?
1
ответ
Для кубической квантовой точки со стороной a=5 нм энергия наивысшего уровня, на котором есть хотя бы 1 электрон, будет определяться формулой:
E = (n^2 * h^2)/(8m*a^2)
где n - номер уровня, h - постоянная Планка, m - эффективная масса электрона, a - размер кубической квантовой точки.
Для наивысшего уровня, на котором есть хотя бы 1 электрон, n будет равно 5 (поскольку в квантовой точке находится 5 электронов, и все нижние уровни уже заняты). Подставляя значения, получим:
E = (5^2 * h^2)/(8*(1/10)*5^2*10^-18) = 2.03 эВ
Теперь рассмотрим полный спин 5-ти электронов в квантовой точке в основном состоянии с учетом правил Хунда. Правила Хунда гласят, что электроны будут заполнять уровни с минимальной энергией, а если на уровне есть несколько возможных состояний с одинаковой энергией, то электроны будут заполнять их таким образом, чтобы полный спин был максимальным.
В данном случае все 5 электронов занимают наивысший уровень, на котором есть хотя бы 1 электрон. Поскольку это уровень с n=5, то он имеет вырожденную структуру, т.е. на нем есть несколько возможных состояний с одинаковой энергией. Согласно правилам Хунда, электроны будут заполнять эти состояния таким образом, чтобы полный спин был максимальным.
Для уровня с n=5 существует 3 возможных состояния с одинаковой энергией: два электрона могут иметь спины "вверх" (↑), а три - "вниз" (↓); два электрона могут иметь спины "вниз" (↓), а три - "вверх" (↑); два электрона могут иметь спины "вверх" (↑), один - "вниз" (↓), а два - "вниз" (↓).
Таким образом, полный спин 5-ти электронов в квантовой точке в основном состоянии с учетом правил Хунда будет равен 3/2.
E = (n^2 * h^2)/(8m*a^2)
где n - номер уровня, h - постоянная Планка, m - эффективная масса электрона, a - размер кубической квантовой точки.
Для наивысшего уровня, на котором есть хотя бы 1 электрон, n будет равно 5 (поскольку в квантовой точке находится 5 электронов, и все нижние уровни уже заняты). Подставляя значения, получим:
E = (5^2 * h^2)/(8*(1/10)*5^2*10^-18) = 2.03 эВ
Теперь рассмотрим полный спин 5-ти электронов в квантовой точке в основном состоянии с учетом правил Хунда. Правила Хунда гласят, что электроны будут заполнять уровни с минимальной энергией, а если на уровне есть несколько возможных состояний с одинаковой энергией, то электроны будут заполнять их таким образом, чтобы полный спин был максимальным.
В данном случае все 5 электронов занимают наивысший уровень, на котором есть хотя бы 1 электрон. Поскольку это уровень с n=5, то он имеет вырожденную структуру, т.е. на нем есть несколько возможных состояний с одинаковой энергией. Согласно правилам Хунда, электроны будут заполнять эти состояния таким образом, чтобы полный спин был максимальным.
Для уровня с n=5 существует 3 возможных состояния с одинаковой энергией: два электрона могут иметь спины "вверх" (↑), а три - "вниз" (↓); два электрона могут иметь спины "вниз" (↓), а три - "вверх" (↑); два электрона могут иметь спины "вверх" (↑), один - "вниз" (↓), а два - "вниз" (↓).
Таким образом, полный спин 5-ти электронов в квантовой точке в основном состоянии с учетом правил Хунда будет равен 3/2.
0
·
Хороший ответ
2 мая 2023 18:48
Остались вопросы?
Еще вопросы по категории Физика
Какими силами удерживаются спутники вокруг планет?...
пожалуйста срочно даю 50 балов На рисунке изображена резонансная кривая (зависимость амплитуды установившихся колебаний от частоты вынуждающей силы) м...
Какое количество теплоты выделилось при замерзании воды массой 5 кг, если первоначальная ее температура 12 С? Пожалуйста с оформлением, либо если у ва...
С идеальным газом происходит изобарный процесс, в котором для увеличения объема газа на 150 дм3 его температуру увеличивают в 2 раза. Масса газа посто...
Почему испарение жидкости происходит при любой температуре?...