Física do Estado Sólido Flashcards
A Física do Estado Sólido explica as propriedades ______________ de matéria no estado sólido, ____________, a partir das suas propriedades ________________, na escala atómica.
macroscópicas; rígida; microscópicas
Os materiais sólidos podem apresentar um estrutura ____________, átomos colocados numa rede ____________, ou uma estrutura ____________, átomos colocados de forma irregular.
cristalina; regular; amorfa
Partículas idênticas são indiscerníveis devido à _________________ das suas funções de onda.
sobreposição
Se num sistema de partículas, se trocar a posição de duas partículas e a função de onda do sistema continuar igual, diz-se que a função de onda é _____________ (o que acontece com os ____________).
simétrico; bosões
A Física Estatística Clássica trata de partículas idênticas e ___________ com a distribuição de Maxwell-Boltzmann.
discerníveis
As Estatísticas Quânticas estudam partículas idênticas indiscerníveis com a Distribuição de Bose-Einstein para partículas de spin _________ e de Fermi-Dirac para fermiões.
inteiro
No limite clássico, todas as estatísticas são semelhantes. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
O potencial químico não depende da temperatura. Verdadeiro ou Falso?
Falso
O potencial químico é determinado pelo número total de partículas e é nulo quando o número de partículas se conserva. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
No que diz respeito à distribuição de Maxwell-Boltzmann, quanto ________ for a temperatura, maior é a gama de velocidades que as partículas podem tomar.
maior
Defina comprimento de onda térmico.
O comprimento de onda térmico representa a média do comprimento de onda das partículas do sistema, para um sistema de partículas em equilíbrio térmico à temperatura T.
Na estatística de Maxwell-Boltzmann, a distância média entre as partículas é dada por que expressão?
Raiz cúbica do volume a dividir pelo número de partículas.
A distribuição de MB é usada quando a distância média entre as partículas é pequena quando comparada com o comprimento de onda térmico. Verdadeiro ou Falso?
Falso
A distribuição de MB aplica-se a sistemas com uma _____________ concentração de partículas, a _________ temperatura e com partículas de massa ____________.
pequena; alta; elevada
Considerando bosões sem interações e com número total fixo, a Condensação de Bose-Einstein (BEC) consiste na ___________ de partículas no estado quântico E=0 e p=0. Abaixo da temperatura ___________, o comprimento de onda térmico é aproximadamente igual à ___________ ___________ ______ _____________ e começa a haver a sobreposição das ondas.
condensação; crítica; distância média entre partículas
Quando T = 0, temos um condensado puro e há apenas uma onda de matéria única comum a todas as partículas. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Nos fermiões, o potencial químico é _________ a 0. Nos bosões, é menor ou igual a 0.
maior
À temperatura crítica, o potencial químico é __________ a 0.
igual
Quais são os tipos de sólidos cristalinos?
- Sólidos Moleculares (polares, não polares e ligações de hidrogénio).
- Sólidos Iónicos
- Sólidos Covalentes
- Sólidos Metálicos
A estrutura cristalina tem que tipos de simetria?
Simetria de translação e de orientação (rotação, inversão e reflexão).
O potencial total que está associado à separação dos átomos é a soma dos potenciais associados às forças atrativas e às interações repulsivas (devida à sobreposição de eletrões - repulsão eletrostática e princípio da Exclusão). Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Como é que se dá a ligação nos sólidos covalentes?
Através da partilha de eletrões, provenientes de diferentes átomos, havendo a sobreposição de distribuições de carga com spin oposto.
A estrutura de um metal pode ser vista como uma rede de iões positivos rodeada por um gás de eletrões quase livres. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Num cristal, os átomos vibram em torno das suas posições na rede cristalina, __________ __________, devido ao Princípio da Incerteza de Heisenberg, e efeito da temperatura.
efeito quântico
Os átomos movimentam-se em torno de uma posição de equilíbrio num movimento harmónico simples. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
O que são os modos normais do sistema?
Os modos normais são oscilações coletivas dos átomos com a forma de uma onda vibracional.
A energia das ondas vibracionais não é quantizada. Verdadeiro ou Falso?
Falso
O fonões são ________, têm a estatística de Bose-Einstein, e o seu número não é _____________.
bosões; conservado
Aplicando as condições de fronteira, temos que os valores de k permitidos é uma gama contínua. Verdadeiro ou Falso?
Falso. São valores discretos.
Quando se muda o número de onda, k, somando ou subtraindo múltiplos de 2pi/a (‘a’ é a constante de rede ou separação entre partículas), os deslocamentos un e a frequência não mudam, pois as soluções são fisicamente idênticas. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Para grandes comprimentos de onda, a relação de dispersão torna-se _________.
linear
Cada valor de k descreve um modo normal de ____________ e o número de valores de k é igual ao número de _____________ do sistema.
vibração; átomos
Os valores de k permitidos correspondem à separação mínima entre partículas. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Para cada vetor de onda k, existem quantos modos de polarização?
3 (um longitudinal e dois transversais)
A velocidade do som depende da polarização. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Os eletrões de condução constituem um gás de eletrões livres, sem interação com os iões da rede e sem interações entre si, mas obedecem ao Princípio de Exclusão de Pauli. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Defina energia de Fermi.
A energia de Fermi é a energia do nível mais energético ocupado por eletrões livres num sistema de eletrões livres, no estado fundamental.
Se a energia de um eletrão for superior à energia de Fermi, o sistema encontra-se no estado fundamental. Verdadeiro ou Falso?
Falso. Encontra-se num estado excitado.
Quando T = 0 K, qual é a relação entre o potencial químico e a energia de Fermi?
São iguais.
O número de orbitais no volume da esfera de Fermi (N/2) é igual ao número de vetores de onda. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Quanto maior for a temperatura, mais eletrões podem ocupar mais __________ (e são os mais energéticos a transitar).
estados
No modelo de Drude, todos os eletrões livres contribuem para a condução e todos se deslocam com a velocidade de deriva (vd). Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Quais são os problemas do modelo de Drude?
Apesar de prever a lei de Ohm, a expressão para a resistividade elétrica não apresenta a variação linear com a temperatura observada nas experiências e os valores previstos para a resistividade são muito superiores aos observados nas experiências.
Segundo o modelo de Drude, a velocidade dos eletrões entre as colisões é dada pela distribuição de ______.
MB
Na presença de um campo elétrico, E, os eletrões movem-se com uma velocidade média, que se designa por velocidade de deriva, vd. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
A densidade da corrente (J) é igual à intensidade da corrente a dividir pelo volume. Verdadeiro ou Falso?
É igual à intensidade da corrente a dividir pela área.
A resistividade elétrica é o inverso da condutividade elétrica. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Segundo a teoria quântica, nem todos os eletrões contribuem para a condução. Quais são os que contribuem?
Na presença de um campo elétrico, cada eletrão adquire uma velocidade de deriva e toda a esfera de Fermi é deslocada, sendo este deslocamento muito pequeno (vd«vF). A maioria das velocidades cancelam-se e apenas alguns eletrões (na zona sombreada) permanecem não compensados e produzem corrente.
Na teoria quântica, a velocidade de condução é a velocidade de deriva. Verdadeiro ou Falso?
É a velocidade de Fermi.
A onda de um eletrão propaga-se através de uma rede ___________ sem ____________, o percurso livre médio e o tempo livre médio são _____________ e a resistividade é nula.
periódica; dispersão; infinitos
A dispersão por fonões (vibrações da rede) é _________________ ao número de fonões, o qual ______________ com a temperatura.
proporcional; aumenta
A dispersão por imperfeições é dependente da temperatura. Verdadeiro ou Falso?
Falso. É independente da temperatura e é proporcional à concentração de imperfeições.
Segundo a Teoria de Bandas a partir de Átomos Isolados, quantos níveis de energia surgem, em cada banda de energia, quando N átomos de aproximam?
N
Num sólido, dado o grande número de átomos, tem-se um grande número de níveis numa banda de energia com largura deltaE, pelo que os níveis __________ podem ser vistos como uma banda ____________ de níveis de energia.
discretos; contínua
Num sólido com N átomos, cada banda tem ____ níveis de energia.
N
Qual é a capacidade de cada banda num sólido com N átomos?
2(2l + 1)N
Segundo a Teoria de bandas a partir de reflexões da onda de um eletrão, considera-se o modelo de eletrões quase livres, no qual estes são fracamente perturbados pelo potencial periódico dos iões da rede. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Segundo a Teoria de bandas a partir de reflexões da onda de um eletrão, as funções de onda não são ondas ______________ para a direita ou para a esquerda. São ondas ______________ por ambas, existindo reflexão das ondas (onda estacionária).
viajantes; compostas
Para cada par de ondas viajantes, é possível formar-se quantas ondas estacionárias?
Duas! A que corresponde à soma de ambas dá-nos informações sobre a carga eletrónica sobre os iões (menor energia potencial) e a que corresponde à subtração sobre a carga eletrónica entre os iões.
O efeito da rede é introduzir ___________ de energia, energias proibidas.
hiatos
Nos isolantes, o hiato de energia é de quantos eV?
10 eV
Nos semicondutores, o hiato de energia é de quantos eV?
1 eV
Defina semicondutor intrínseco.
Um semicondutor intrínseco (ou puro) é um semicondutor no qual o número de lacunas é igual ao número de eletrões de condução.
Os semicondutores do tipo n são __________, adicionando um _________ à estrutura. O seu nível de energia está logo abaixo da banda de condução.
dadores; eletrão
Os semicondutores do tipo p são _____________, adicionando uma __________ à estrutura. O seu nível de energia está logo acima da banda de valência.
aceitadores; lacuna
Nos semicondutores, apenas a banda de condução é responsável pela condução. Verdadeiro ou Falso?
Falso. Ambas estão parcialmente (de lacunas e de eletrões) cheias pelo que podem gerar corrente.
Num banda completamente cheia, o vetor de onda total dos eletrões é _________. Uma banda com a falta de um eletrão pode ser descrita em termos da _____________.
zero; lacuna
O produto np, a dada temperatura, depende da pureza do cristal. Verdadeiro ou Falso?
Falso. É uma constante.
Para temperaturas inferiores à temperatura de Debye, xd é muito menor do que 1. Verdadeiro ou Falso?
Falso. É muito maior que 1.
