Білім және ғылым министрлігі а.Қ. Ахметов



жүктеу 13.36 Mb.
Pdf просмотр
бет23/29
Дата24.03.2017
өлшемі13.36 Mb.
1   ...   19   20   21   22   23   24   25   26   ...   29

71.1

382

Жартылай  өткізгіштер  менш ікті  және  қоспалы  өткізгіш тер  деп 

болінеді.  Ішінде  қоспасы  ж о қ  жартылай  ө т кізгіш тіктің   ө ткізгіш тігін  

меншікті  ө ткізгіш тігі  деп  атайды.  М е н ш ікті  өткізгіштерге  химиялық 

таза жартылай өткізгіштер жатады.  Қоспалы жартылай өткізгіштердің 

электрлік  қасиеттері  оларға  жасанды  түрде  ендірілген  қоспалардың 

қасиеттеріне байланысты болады.

Жартылай өткізгіштердің қасиеттерін қарастырғанда “ тесік” деген 

ұғы м ны ң  рөлі  үлкен  болады.  Сондықтан  осы  ұғы м ны ң  физикалық 

мазмүньша тоқталайық.

Абсолют  нөл  температурада  жартылай  өткізгіш тердің  м енш ікті 

өткізгіш тігі ж о қ ,  олар  элекгрді өткізбейді.  О ны ң себебі валенттік зо- 

надағы барлық деңгейлер  электрондармен толып болған,  ө ткізгіш тік 

зонада  электрондар  ж о қ   (71.1

а-сурет).  Электр  өрісі  электрондарды 



валенттік зонадан ө ткізгіш тік зонаға көшіре алмайды.  Сондықтан да, 

м енш ікті  жартылай  өткізгіштер  абсолют  нөл  температурада  өздерін

диэлектриктер  тәрізді  үстайды. 

О К


 температурадан  өзгеше  темпе­

ратурада, жьш улық қозудың нәтижесінде, валенттік зонаның жоғары 

деңгейлерінен электрондардьщ бір бөлігі ө ткізгіш тік зонаның төменгі 

деңгейлеріне өтеді (71, б-сурет).  Бүл жагдайда элекгр өрісі өткізгіш тіх 

зонада түрған электрондардьщ к ү й ін  өзгертуге м ү м кін д ік алады.  Со­

нымен қатар, валенттік зонада бос (ваканттық) деңгейлердің пайда бо­

луы сы ртқы  өрісінің  әсеріне байланысты осы зонаның электрондары 

өздерінің жылдамдықтарьш өзгертуі мүмкін.  Соның нәтижесінде, жар­

тылай ө ткізгіш тің  электр өткізгіш тігі нөлден өзгеше болады.

Байқасақ, бос деңгейдің болуы кезінде,  валенттік зонаның элект­

рондары “ тесік”  деп аталатын оң зарядталған квази бөлшектердің  қоз- 

ғалғаны тәрізді  мінез  көрсетеді  екен.  Валенттік зонаның толығымен 

толуына байланысты ө ткізгіш тіктің  нөлге тең болуынан, осындай зо- 

наньщ барлық электрондарыньщ жылдамдықтарыньщ қосындысы нөлге 

тең болатындыгы келіп шығады:

Е ч


= 0 .

Бүл қосындыдан 

-ш ы электронньщ жылдамдығын  бөліп қараймыз:



+  %  

= 0 .

383


Осьщан

іФк

Бүл алынған қатынастан,  егер 

-ш ы  электрон валенттік зонада ж о қ  



болса, онда қалған электрондардьщ жылдамдықтарының қосындысы- 

Vk  —

 

ға тең бола^ындығң келіп шығады. Демек,  осы электрондардьщ 



бәрі 

( - e )  

(~ V k ) = e v k

  токты тудырады.  Сонымен бүдан байқай- 

тынымыз,  пайда болған ток заряды + 

е ,


 жылдамдығы, ж о қ  электрон­

ньщ  жылдамдығындай  болатын,  бөлшектің  тудырған  электр  тогына 

эквивалент болады  екен.  Бул  ойдан  шығарылған бѳлшек “ тесік”   бо­

лып табылады.

Тесік үғымына  біз  мынадай жолмен  келеміз.  Валенттік зонаның 

төбесінде бос деңгейлер пайда болады. Энергиялық зонаның төбесіңдегі 

электронный, тиімділік,  (эффективтік) массасы теріс болуы керек.  За­

ряды 


(—е)

  және 


т *

 теріс массалы бөлшектің болмауы, оған эквиваленті 

оң зарядталған заряды (+ 

е)

  және 



үп

 

оң массалы болатын бөлшектің, 



яғни тесіктің болуына әкеледі.

Кристалдағ ы   зарядты   тасы м алд ауш ы   (электрондарғ а)  сы ртқы   э л ектр  ө рісінен 



б а с к а к р и с х а л л ы ц « ^ ^

туралы   тү сінікті  е н гіз у  арқылы  есепке  адады.  Бүл м ассаны   енгізгенд е 

кристалдың  іш к і  өрісінің  элекгронға  әсері  есепке  альш аты ндай  болуы  

ескеріледі  ж он е  



уц

 *   ти ім д іл ік   (э ф ф е к т и в тік )  м ассалы   э л е к тр о н   те к  

қана  сыртқы  өрістің  осері  арқылы  қозғалады  деп  есептелінед і.

Э л е к т р о н н ь щ   ти ім д іл ік   м асс асы н   тү сіну  ү ш ін  механикадағы 

үқсастықты  пай д ал ан ам ы з.  Ы ды сқ а  құйьшған  тығыздығы 

О п 


сүйықта, 

р   =   m  g

 

ауы рлы қ   кү ш інің   о с ер ім е н   тығыздығы 



р  

б о л а ты н   ш а р и к   қозғалсын  ( 7 1 .2 - с у р е т ) .  Ш а р и к к е   ауырлық  кү ш ін ен  

басқ а,  “ іп ік і”   күш тің  рөлін  атқ араты н  архи м ед   кү ш і  эсер  етеді. 

С он д ы қ та н   Н ь ю т о н н ы ң   2 -и іі  заңы  б о й ы н ш а

= P + F apx = m g - m p 0  g / p  = m g ( l - р 0 /  р ) ■



71.2

О с ы д ан   қозғалыс  т е к   ти ім д іл ік тік   масса 



үп

  = -------------------------   қ аты саты н  ауырлық

( 1 - P o   Z   р )

кү ш інің   ә серінен  жүреді  деп  қарасақ,  м ы н а   ө рнекті  жазамыз 

384


Бүдан 

уц*

  т и ім д іл ік т ік   м ассаны ң   оң  не  теріс  болуы   р о  ж э н е  



р

  қ аты насы нан 

тоуелді  болады . 

щ*

  =  


const

 

жағдайын  қ арасты рамы з:



1 ) егер  э л е к тр о н   ө тк із гіш тік   зонаны ң   “ тү бінд е”   б о л с а ,  о н д а  

т

 



)   0   оң ;

2)  е гер  э л е к тр о н   в а л е н т т ік   зонаны ң   “ төбесінде”   б о л с а ,  о нд а 

т *   {

 

0   те ріс .



Сонымен, тесікті оң зарядты және оң ти ім д іл ікгік массалы нақты 

бөлшек деп  санаған  ж өн жэне  тесіктік  ө ткізгіш тіктігін е   байланысты 

барлық мәселелерді электрондық өткізгіш тікке үқсас деп білу керек.

§72. Жартылай өткізгіштердің менш ікті ө ткізгіш тігі

М енш ікті ө ткізгіш тік электрондардьщ валенггік зонаның жоғарғы 

деңгейінен  ө т кіз гіш т ік  зонаға  көш уінен  пайда  болады.  Бұл  кезде 

өткізгіш тік зонада токты тасымалдаушы бірқатар бөлшектер-электрон- 

дар саны пайда болады. Электрондар зонаның  түбіне ж ақы н орналаса­

ды.  Соның нәтижесінде,  бірмезгілде жоғарғы деңгейдегі валенттік зо­

нада соншалықты орын босайды да, тесіктер пайда болады (өткен па­

раграфты қараңыз).

Электрондардьщ валентгік зона және өткізгіш тік зона деңгейлерінде 

таралулары Ф ерми-Дирак ((69.6) қараңыз) функциясымен сипатгала- 

ды.  Бүл таралуларды энергиялы қ зоналар схемасын таралу ф ункция­

сымен біріктіру арқылы,  72.1-суретіндегідей кө р н е кі етіп,  бейнелеуге

Тиісті есептеулерге қарағанда, 

валенттік  з о н а н ы ң   т ө б е с ін е н  

бастап санаған м енш ікті жарты­

лай өткізгііптің Ферми деңгейінің 

мәні мынадай болады

О 

*



= - m

  ^ - к т ъ ^



т э  ’



мүндағы 

AW

 



 тиым  салынган 

зонаның  ені,ал 

т Т


  және 

m



ө т кіз гіш т ік  зонадағы  тесік  пен 

электронньщ таімділікгі массала-

мүндағы 


( 1 _ р о / р ) -

Ө

т к із г іш т ік



зона

Тиым


салынған

зона


Валенттік

зона


f M

72.1


2 5 -2 7

385

ры.  Көбінесе екінш і қосылғыш ескерусіз қалдыратын аз шама болған-

дықтан, 


WF  =  AW

 /2  деп жазамыз.  Бұл Ферми деңгейінің тиым салын­

ган зонаның ортасында жатқандығын көрсетеді (7 2 .1 -суреті қараңыз). 

Демек,  ө ткізгіш тік зонаға кө ш ке н  электрондар үш ін, 

W ~ W F

  шама- 


сының  тиым  салынған  зонаның  енінен  айырмашылығы  аз  болады. 

Ө ткізгіш тік зонаның деңгейі таралу қисы ғы ны ң  құйры ғында орнала­

сады. Сондықтан, олардың электрондармен толтырылу ықтималдылы- 

ғы н   ( 6 9 .1 1 ) өрн е гі  б ойы нш а  аны қтауға  болады.  Осы  ө рнекке 

W -  WF

  ~ 


AW

 /  2 -н і қойы п, мынаны аламыз

f ( W )



e x p ( - A W / 2



Г ) .  


(72.1)

Ө ткізп ш тік зонаға өткен электрондар саны, демек, нәтижесінде пайда 

болған тесікгердің саны (72.1) ықтималдығына пропорционал болады. 

Бұл электрондар мен тесіктер токты  тасымалдаушы болып саналады. 

Ѳ ткізгіш тік тасымалдау санына пропорционал болғандықтан, ол (72.1) 

ѳрнегіне де пропорционал. Демек, м енш ікті жартылай өткізгіштердің 

электр ѳткізгіш тігі температура ѳскен сайын тез ѳсіп, мынадай занды- 

лы қпен ѳзгереді

= сг0 ехрС-ДИ^ /  



2 к Т

) ,


 

(72.2)


мүндағы 

/SW


  -тиым салынган зонаның ені,  сг0 -экспонентке Караган­

да,  температурамен  өзгерісі  өте  баяу жүретін  шама,  сондықтан  оны 

бірінш і жуықтауда константа деп есептеуге болады.

Егер 72.2-суретіндегі графикке Jn  сг -ны ң 

\ / т

 дантәуелділігін салса, 



онда графикте м енш ікті жартылай өткізгіштер ү ш ін  түзу сы зы қ алы­

нады.  Осы  түзудің  көлбеулігінен  тиым  салынган  зонаның 

AW

 енін 


анықтауға болады. Әдетте, жартылай өткізгіштер қатарына Менделеев 

периодтық жүйесінің ГѴ тобындағы-германий жэне кремний элементгері 

жатады.  Олардың әрбір атомы одан бірдей қа ш ы қты қта  түрған көрш і 

төрт атомдармен ковалентті (қос электрондармен) байланысқан, алмаз 

түріндегі торды қүрайды.


Ш артты түрде атомдардьщ өзара орналасуларын ж азы қ қүрылым 

i үрінде  72.3-суретіндегідей  тәрізді  көрсетуге  болады.  Суреттегі 

“+ ,



 



шңбасы бар дөңгелекшелер оң зарядталған атом қалдықтары (валенттік

• )лектрондарынан айрылған атомдардың бөліті), 

таңбасы бар дөңге- 

лекшелер валенттік элекгрондар, қос сызықтар-коваленттік байланыс- 

гарды көрсетеді.

Ж еткілікті шамадағы жоғары температурада жүретін жылулық қоз- 

і алыстар қос электрондардьщ б ір ін ің  байланысын үзіп,  бір электрон- 

ды босатып жіберуі мүм кін.  Электрон үш ып ш ы ққаннан кейін, қалған 

орын енді бейтарап болудан қалады,  оның орнын артық 

+ е о п


 заряд 

басады, яғни тесік пайда болады (72.3-суретінде ол пунктир дөңгелек- 

ше түрінде көрсетілген).  Осы орынға көрш і түрған қо с электронньщ 

бірі үш ы п келіп, орналасуы м үм кін.  Соның нәтижесінде,  ендігі жерде 

кристалла  пайда  болған  тесік  те  босанып  ш ы ққа н   электрон  секідці 

көш іп жүреді.

Е р к ін   э л е ктр о н   мен  т е с ік   ке зд е ске н   ж ағдайда,  олар  ре- 

комбинацияланады (бірігеді).  Бүл электронньщ тесіктің айналасындағы 

артық оң зарядты бейтараптауы деген сөз.  Сөйтіп, электрон енді еркін 

қозғалмайтын жағдайға көшеді. Ол қайтадан босанып ш ығу үш ін, кри- 

стаддық тордан ж еткілікті  мөлшерде энергия алуы керек.  Рекомбина­

ция процесі бір мезгілде электронньщ да, тесіктің де жоғалып кетуіне 

әкеліп соғады. 72.1-суретіндегі схемада рекомбинация процесінде, элек­

тронньщ ө ткізгіш тік зонадан  валенттік зонаның  бос деңгейіне  көш у 

процесі бейнеленген.

Сонымен м енш ікті жартылай өткізгіштерде бір  мезгілде  екі про­

цесс: электрондар және тесіктердің қатар пайда болуы жэне рекомби­

нация, яғни электрондар жэне тесіктердің қатар жоғалып кетуі жүреді. 

Бірінш і процестің ықтималдығы температура өскен сайын арта түседі.

Рекомбинация ықтималдығы еркін электрон­

дардьщ санына да, тесіктердің санына да про­

порционал. Демек, әрбір температураға тиісті 

белгілі бір электрондар мен тесіктердің тепе- 

теңцік концентрациясы сэйкес келеді  және 

ол температура мен (72.1) өрнегіне пропор­

ционал өзгереді.

С ы р тқы   электр  ө рісі  ж о қ   жағдайда 

ө ткізгіш тік электрондары мен тесіктер хаос­

ты түрде қозғалады. 72.4-суретіндегідей жар- 

тылай өткізгіш ті сыртқы кернеу көзіне қос- 

қанда,  ол  жартылай  ө ткізгіш тің   ішінде 

Е

О  Тесіктер 

 

Электрон/^р



72.4

387


электр  ѳрісін тудырады.  Ѳ ткізгіш   электрондар  өрістің кү ш   сызықта- 

рына  қарсы  қозғалады,  ал тесіктер  (он. заряд сияқты )  қарама-қарсы 

ж а ққа   орын ауыстырады.  М үн ы ң  м әнісі м енш ікті  электр ө ткізгіш тік 

екі таңбалы зарядтар теріс электрондар және оң тесікгердің тасымалда- 

нуы арқьшы жүреді.

Жоғарғы температура жағдайында барлық жартылай өткізгіштерде 

ешбір қалтқы сы з м енш ікті ө ткізгіш тік байқалады. Алайда, бүл жерде 

қүрамында қоспасы бар жартылай өткізгіш тердің электр  өткізгіш тігі 

м ен ш ікті және қоспаны ң өткізгіш терінің қосындысынан тұратынын 

айта кеткен жөн.

§73. Жартылай өткізгіштердің қоспалы өткізгіш тігі

Кейбір жартылай өткізгіш тің кристалдық торының түйіндеріндегі 

атомдарды,  одан  валенттілігі  негізгі  атомның  валентілігінен  бірге  аз 

болатын атомдармен ауыстырған жағдайда, қоспалы өткізгіш тік пайда 

болады.  73.1-суретінде шартты түрде германий торының бес валентті 

фосфор  атомымен  қоспасы  келтірілген.  Көршілерімен  коваленттік 

байланыста болу үш ін  фосфор атомына төрт электрон ж еткілікті. Де­

мек,  бесінші валенттік электрон артық сияқты  болып қалады да, ж ы - 

лулық қозғалыстың энергиясынан ол оп-оңай ётомнан босап шығып, 

кезіп  жүретін  еркін  электронға  айналады.  Мұнда  өткен  параграфта 

айтылғандай, еркін электрондардьщ түзілуі атомдағы коваленттік бай­

ланысты бүзбайды, яғни тесік пайда болмайды.  Қоспа атомньщ айна­

ласында артық оң заряд пайда болғанымен, ол сол атоммен байланыста 

болғандықтан торда орын ауыстырып қозғала алмайды.  Осы зарядтың 

арқасыңда қоспа атомдары оған жақындаған электрондарды қармалай- 

ды, бірақ сол қармаланған электронньщ атоммен байланысы әлсіз бо­

лады жэне ол тордьщ жылулық қозғалысынан байланыс қайтадан үзіліп 

кетеді.


Сонымен,  негізгі атомдардьщ валенттілігінен валенттілігі бірге кем 

қоспалы жартылай өткізгіште токты тасымалдаушының бір ғана түрі 

бар.  Ол  электрондар.  Олай  болса,  мүндай  жартылай  өткізгіштердің 

ө т кіз гіш т ігі  электрондық  немесе 

п

 -түр ін д егі  жартылай  ө ткізгіш  



( negativ

 -теріс деген сөз) деп атайды.  Ө ткізгіш тік электрондарын ту­

дыратын қоспа атомдарындонорлар деп атайды.

388


Енді негізгі атомньщ валенттілігінен қоспаны ң валенттілігі бірге 

кем болған жағдайды қарастырайық.

73.2-суретге шартты түрде, кремний торы және  қоспалы үш  валентгі 

бор атомдары бейнеленген.  Бор атомының үш  валенттік электрондары 

корш ісінің төртеуімен байланыс жасауға жеткіліксіз.  Соңдықтан бай- 

ланыстардың біреуі жарақталмаған болып шығады жэне ол электронды 

озіне тартып алуына м үм кіндігі болатын орынға айналады. Осы орынға 

көршіден бір электрон көшкендіктен байланыста түрған қос электрон­

ньщ  б ір ін ің   орны  босап,  тесік  пайда  болады.  Бүл  тесік  ендігі  жерде 

кристалла кө ш іп  жүреді.  Сондықтан қоспа атомының маңайында ар- 

ты қ теріс заряд пайда болады,  бірақ ол берілген атоммен байланыста 

болғандықтан токты тасымалдаушы бола алмайды.  Сонымен,  негізгі 

атомдардьщ валенттілігінен валенттілігі бірге  кем қоспалы жартылай 

откізгіштерде  токты  тасымалдаушының  бір  гана  түрі  болады.  Ол 

тесіктер.  Ө ткізгіш тікті бүл жағдайда тесіктік деп атайды. Ал бүл жар­

тылай  ө ткізгіш тіктің  

р

  -түріне 



(positiv

  -оң  деген  сөзден)  жатады. 

Тесіктің пайда болуын тудыратын қоспаны акцептрлік деп атайды. Холл 

қүб ы л ы сы н   зерттеу  кезінде  тәжірибеде 

п

 -т ү р ін д е гі  жартылай 



өткізгіш тің өткізгіш тігінің электрондық сипаты және 

р

  -түріндегі жар­



тылай ө ткізгіш тің  ө ткізгіш тігін ің  те сіктік сипаты дәлелденген.  Бақы - 

ланатын холл потенциал айырымыньщ таңбасы 

п

 -түріндегі жартылай 



өткізгіштерде токты  теріс таңбалы тасымалдаушыларға,  ал 

р

 -түр ін - 



дегілерде оң тасымалдаушыларға сәйкес келетінін көрсетеді.

Қоспалар тордың өрісін бүзып  бүрмалайтындықтан кристаддьщ 

тиым салынган зоналарына орналасқан энергиялық схемада, қоспалық 

деңгейлерінің пайда болуына әкеліп  соғады. Жартылай өткізгіштердің 

п

 -түріндегі жағдайдағы қоспалы қ деңгейлердідонорлық деп (73.3,  а- 



сурет), ал жартылай өткізгіштердің 

р

  -түріндегі жағдайдағысын акцеп- 



торлық (73.3, б-сурет) деп атайды. Температураны жоғарылатқанда жар- 

тылай  өткізгіш тердің  екі  түрінде  де  Ферми  деңгейі  тиым  салынған 

зонаның ортасына қарай ығысады.

73.1 

73.2

389


73.3

Егер донорлық деңгейлер валенттік зонаның төбесінен алыс орна- 

ласпаса, онда олар кристаддьщ электрлік қасиетіне елеулі эсер етпейді.

Мүңцай деңгейлердің өткізгіш тік зоналардьщ түбінен қаш ықтығы, 

тыйым салынған зоналар енінен елеулі аз болғанда, іс басқаша болады. 

Бүл  жағдайда,  ж ьш улы қ  қозғалыстың  энергиясы,  тіп ті  температура 

қалыпты жағдайда болғанның өзінде де, электронды донорлық деңгей- 

ден  ө т кізгіш тік  зонаға  көшіре  алады  (73.3,  а-суретке  қараңыз).  Бүл 

процеске қоспа атомыньщ бесінші валенттік электроныньщ жүлынып 

кетуі сәйкес келеді. Қоспа атомыньщ еркін электронды қармалап қалуы, 

электронньщ өткізгіш тік зонадан донорлық деңгейдің біреуіне өтуі 73.3, 

а-суретінде көрсетілген.

Егер акцепторлық деңгейлер валенттік зонаның төбесінен алысқа 

орналаспаса (73.3, б-суреті), онда кристаддьщ электрлік қасиетіне елеулі 

ықпал жасайды. Тесіктің пайда болуына,

электронньщ валенттік зона­

дан акцепторлық деңгейге көш уі жауапты.  Кері көш у коспа атомының 

өзінің көршілерімен төрт коваленттік байланысының бірін үзуге сэй­

кес  келеді  және  бүл  кезде  пайда  болған  электрон  мен  тесік  ре- 

комбинацияланады.

Температура көтерілген жағдайда тоқты тасымалдаушы қоспаның 

концентрациясы қаны ғу дөрежесіне тез жетеді.  Бүл практика жүзінде 

барлық донорлық деңгейлер босап немесе барлық акцепторлық дең- 

гейлер электрондармен толады деген сөз.  Сонымен қатар температура 

өскен сайын, электрондардьщ валентгік зонадан өткізгіш тік зонаға көшу 

процестеріне байланысты болатын, жартылай ө ткізгіш тіктің  м енш ікті 

өткізгіш тігі барынша біліне бастайды. Демек, жоғары температураларда 

жартылай өткізгіш тің өткізгіш тігі қоспа және м енш ікті өткізгіштердің 

қосындысынан түрады. Төменгі температурада қоспалық, ал жоғарғы 

температурада м енш ікті ө ткізгіш тік басым болады.

390


5  БӨЛІМ

А Т О М   ЯДРОС Ы   Ж Э Н Е   ЭЛЕМ ЕНТАР

Б Ѳ Л Ш Е К Т Е Р   ФИЗИЬСАСЫ 

__________________

}

  . 


X IV   Т а р а у

А ТО М   ЯДРОСЫ

§  74. Атом  ядросыньщ қүрамы жэне оның қасиеттері

Ядро деп,  атомньщ  барлық  массасы жэне  оньщ  электрлік заряды 

жинақталған, атомньщ орталық бѳлігін айтады.

Барлық атомдардьщ ядролары протон жэне нейтрон деп аталатын 

элементар бөлшектерден тұрады.  Бүл бөлшектерді көбіне нуклондар деп 

атайды. Ең қарапайым деп саналатын сутегі атомыньщ ядросы бір про- 

тоннан, яғни бір нуклоннан тұрады.

Протон.  Протон 

р

  әрпімен  белгіленеді,  оның  заряды 



+ е

  жэне 


массасы 

.

т р  =



 938,28 

М эВ


  '  

(74.1)


Салыстыру үш ін электронньщ массасын келтіретін болсақ, ол мынаған 

тең болады

т е  = 0 ,5 П М э В .

 

(74.2)



(74.1) жэне (74.2) тендіктерінен протон мен электронньщ массаларыньщ 

арасында мынадай қатынас орын алатынын кѳреміз

т р

  = 1 8 3 6  



т е.

 

(74.3)



Протонның  спині  (.у = 1 / 2  -ге  тең)  жэне  м ен ш ікті  м агниттік 

моменті бар

=   +2,7 9 /ія , 

(74.4)


мүндағы

І^я  = - ^ -  = 5,05 Л0~24эрг/Гс 

(74 5)



)Ядролық  физикада  масса  бірлігіне  массаның  атомдық  бірлігі 



(м.а.б.) 

қабылданған.1 

м.а.б.

=1,66  10 



кг.  Бүл  бірлікті,  ягни  м.а.б.  энергия- 

ның  атомдық  бірлігімен  де  ѳлш ейді,1 

м.а.б. =

 931,50 


МэВ.

391


- ядролық магнетон деп аталатын магнит моментінің бірлігі.  Бор магне-

тонымен 


{ІЛБ

  =  ------- = 0,927 • 

\0~2Qэрг

 

/ Гс



 )  салыстырсақ 

и я


  шама-

2 т ес


сы 

-дан  1836  есе  к іш і  болатындыгы  шығады.  Демек,  протонның

м енш ікті магниттік моменті,  электронньщ магниттік моментінен  ша­

мамен  660 есе  кіш і болады.

Нейтрон.  Нейтронды 

( п )


1932  ж.  ағылшын  физигі Д.  Чедвик аш- 

қан болатын.  Оньщ электрлік заряды ж о қ,  бейтарап бѳлшек,  ал масса- 

сына келеек,  ол

т п


  =1,00867 

м.а.б =


 939,57 

М э В


 

(74.6)



протон массасына ѳте жақын.  Нейтрон мен протонньщ массаларыньщ 

айырымы 


т п

  — 


т р

  шамамен  2,5 

т е

  электрон массасына тең.



Нейтронның  сп и н і  де  протонньщ   спиніндей  (5  =  1 /2 )  жэне 

(электрлік заряды ж о қ бейтарап бөлшек болғанымен) меншікті магниттік 

моменті бар

І і п


  = - 1 , 9 1 д я 

(74.7)


(минус таңбасы менш ікті механикалық және магниттік моменттерінің 

бағыттары қарама-қарсы екенін көрсетеді).

Бүл жерде  (74.4) және  (74.7)  өрнектерінің ^әжірибелік мәндерінің 

қатынастары,  үлкен  дәлдікпен  алғанда  - 3 / 2 - г е   тең  екендігін  айта 

кетуімізге болады.

Е р к ін д ік   жағдайында  (кү й ін д е )  нейтрон  түр ақты   емес  (ра- 

диоактивті),  ол  өз бетімен  ыдырап,  электрон  ш ы ғарып 

\-е ~ )


  және 

протонға айналып,  сонан  соң тағы да  антинейтрино 



( V  

) деп  атала­

ты н бөлшек шығарады.  Жартылай ыдырау периоды  (яғн и  нейтрон- 

дардың бастапқы  саны ны ң жарты сы ның ыдырау уа қы ты )шамамен 

алғанда  12  м инутқа  тең.  Ыдырау  схемасын  мына  түрде  жазуға  бо­

лады


п —^ р  + е

  + V  • 

(74.8)

Антинейтроно бөлшегінің массасы нөлге тең.  Нейтронный, масса­



сы  протон  массасынан  2,5 

т е


 -ге  улкен.  Демек,  (74.8)  өрнектің  он, 

жағында  тұрған  бөлшектердің  массаларыньщ  қосындысынан  нейт­

ронный, массасы  1,5 

т е


 -артық.  Олай болса,  нейтрон ыдырағанда бүл 

энергия  түзілген  бөлшектердің  ки н е ти ка л ы қ  энергиясы  түрінде 

бөлінеді.

392


Атом  ядросының  қасиеттері.  А том   ядросы ньщ   ең  маңызды 

қасиеттерінің  бірі  оньщ  зарядтық саны  Z  

  Ол  ядро  қүрамына  кіретін 



протондардың санына жэне  + 

Ze

 -ге тең ядро зарядын анықтайды.  Z  



саны  сонымен  қатар  Менделеев  кестесіндегі  орналасқан  химиялық 

элементтің реттік нөмірін көрсетеді.  Сондықтан да оны ядроның атом- 

дық нөмірі деп  те  айтады.

Ядродағы  нуклондар  санын  (яғни  протондар  мен  нейтрондардың 

сандарыньщ  қосындысын) 

A

  әрпімен  белгілейді  де,  оны  ядроның 



массалық саны деп атайды.  Ядродағы нейтрондар саны 

N  =  A - Z

 -ке 

тең.


Ядроны белгілеу үш ін  арнайы символ қолданылады

 



мүндағы 


X

-химиялы қ элементтің символы.

Жоғарыдағы сол жағындағы қойылған массалық сан,  төменгі  сол 

жағындағы-атомдық  нөмір  (төменгі  белгіні көбіне  түсіріп  тастайды). 

Кейде  массалық санды мынадай түрде де  ( 7 X  л ) жазады.

Z  -терінің саны бірдей,  бірақ 

А

 -сы әр түрлі болып келетін ядро- 



ларды изотоптар деп атайды.

Химиялы қ элементтердің кө п ш іл ігін ің  тұрақты изотоптары бола­

ды.  Мысалы,  оттегінің  80 ,   '§ 0 ,  80 ,   қалайының он тұрақты изотоп­

тары бар.  Сутегінің үш  изотобы болады,  олар:

I Н

  -кәдім гі сутегі,  немесе протий  ( Z   = 1 , =  0 ),



2

ХН

  -ауыр сутегі,  немесе дейтерий 



( Z   = і,  N   = ï ) ,

Ъ

ХН



  -тритий  ( Z   = 1,TV =   2 )u

Протий мен дейтерий түрақты, тритий радиоактивті.

Массалық  сандары 

A

  бірдей  ядроларды  изобаралар  деп  атайды. 



Мысал үш ін,  мынаны келтіруге болады:

A r


  жэне 

fQCa .


Нейтрондар саны бірдей 

N  =  А - Z

  ядроларды изотондар деп атайды

( !63С ,


N  )•


  Ең  соңында,  жартылай  ыдырау  периодында  айырмашы- 

лықтары бар  Z   жэне 

А

 -  сы бірдей болатын радиоактивті ядролар да



”   Дейтерий 

D

  символымен,  ал  тритийді 



Т

  символымен  белгілейді.



Каталог: fulltext -> buuk
buuk -> Л I м а. Ақтанова алалар әдебиеті (Қазақ балалар драматургиясы мәселелері) Оқу қуралы ifb u a h t p j f б а с п а с ы астана-2011
buuk -> Г. К. Сатыбалдиева биология гылымдарының кандидаты
buuk -> Монография «Тұран-Астана»
buuk -> Микркезз алматы
buuk -> Б. Р. К,ожахметова МӘШҺҮр жүсіп
buuk -> Іллаев, Ғ. У. Уәлиев, Н. Д. Абдуллина ж л т л т л fee
buuk -> Физиологиясы
buuk -> Д. филология ғьш ы мдары ны ң кандидаты
buuk -> Әдістемесі тұрдалиева Г. Ж. Тұрдалиева бастауыш
buuk -> Мемлекеттік тілде оқымайтын


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   19   20   21   22   23   24   25   26   ...   29


©emirsaba.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет