Elektronning davriy potensial maydondagi harakati

Elektronning davriy potensial maydondagi harakati

Elektronning davriy  potensial maydondagi harakatini koʻrib chiqaylik. Ushbu holat uchun Schrdinger tenglamasining yechimini atom toʻlqin funksiyalarining kuchli bogʻlanishi usulidan foydalanib aniqlaymiz:
 
bu yerda  — atom yacheykasining oʻlchami $a$ ga teng boʻlgan, kattaligi $L=na$ ga teng boʻlgan sohadagi atomlar soni.

Har bir atom yacheykasidagi to'lqin funksiya quyidagi koʻrinishdagi Schrdinger tenglamasini qanoatlantiradi:
 

Shuningdek, ushbu funksiya qiymatlari atom yacheykasining chegaraviy qiymatlarida yetarlicha darajada kichik. Toʻlqin funksiyaning normallash shartidan foydalangan holatda, kvaziklassik yaqinlashish uchun quyidagini hosil qilamiz[1]:
 
bu yerda  — davriy harakat chastotasi, uni quyidagicha aniqlanadi:
 

Kristall panjaradagi toʻlqin funksiyalar  ni atom toʻlqin funksiyalarining yigʻindisi koʻrinishida aniqlash mumkin:
 

(3) formulada  boʻladi va ushbu (3) ifoda  sohada Schrdinger tenglamasini qanoatlantiradi:
 

Bu holda Born-Karman  davriylik sharti bajariladi, deb hisoblash mumkin:
 

 ning qiymatini aniqlash uchun (2) tenglamani  ga koʻpaytiramiz, (1) tenglamani esa  ga koʻpaytiramiz. Soʻng hosil boʻlgan tenglamalarni toʻla fazo boʻyicha integrallab, birinchisidan ikkinchisini ayiramiz.

Integral ostida (1) ifoda turganligi uchun, amalda integrallash chegarasi sifatida  olinadi[2]:
 

 uchun (2) ifodadan foydalangan holda, quyidagini hosil qilamiz:
 

Endi esa hosil boʻlgan tenglikning chap tarafini batafsil koʻrib chiqamiz:
 

(2) ga binoan:
 

Bundan kelib chiqadiki
 

Kristallning davriylik xossasidan foydalansak
 

Natijada quyidagi ifoda hosil boʻladi:
 

Yoki toʻlqin funksiya uchun (2)tenglamaga qoʻysak,
 

Shunday qilib, (4) dan koʻrinib turibdiki, har bir  atom sathi,  ta atomning chiziqli zanjirga birlashishi natijasida  ta sathdan iborat boʻlgan polosalarga ajraladi. Har bir polosa kengligi  quyidagiga teng boʻladi:
 

Agar zanjirdagi har bir atom tarkibida ikkitadan elektron boʻlsa, Pauli prinsipiga binoan,  ta sathlarning hammasi elektronlar bilan toʻlgan boʻladi. Bunday chiziqli zanjir oʻzini xuddi izolyator kabi tutadi. Yaʼni elektr maydon qoʻyilganda ham unda tok hosil boʻlmaydi. Agar zanjirdagi har bir atom bittadan elektronga ega boʻlsa, sathlar teng yarmigacha toʻlgan boʻladi. Bunday chiziqli model o'tkazgichlarga mos keladi. Elektr maydon qoʻyilganda, elektronlarning energiyasi ortadi, yaʼni elektr toki oqadi.

Manbalar 
 Tipler, Paul & Ralph Llewellyn, Modern Physics (4th ed.). New York: W. H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-4345-0
 Gerald Teschl, Mathematical Methods in Quantum Mechanics; With Applications to Schrödinger Operators. American Mathematical Society. ISBN 978-0-8218-4660-5.
 iswesser, William J. , „The Periodic System and Atomic Structure I. An Elementary Physical Approach“. Journal of Chemical Education. 22 (7): 314-322.
 Gallagher, Thomas F., Rydberg Atoms. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-02166-1.
 Matveev A. N., Quantum mechanics and structure of atoms, Moscow, High School Press., 1985, (translated to eng. 1990), pp 119-122
 Kachnelson, M.I, Polikarpov A. F., Introduction to Atomic Physics, M., 2017, pp 119-125