KAPITEL4-FESTKÖRPERPHYSIK Flashcards
Strahlungsquant
Sichtbare Strahlung / Licht
Intensität und Energie
Ein intensives Lichtbündel enthält eine Vielzahl von Photonen,
wogegen eine hohe Energie der einzelnen Photonen eine hohe
Frequenz der Lichtwelle voraussetzt!
- „Farbe“ des Lichts ändert sich mit Energie
-Kurzwelliges Licht / Strahlung ist energiereicher
Die Energie eines Photons ist keine Funktion der Photonen-
geschwindigkeit!
- Photonen in Ruhe sind nicht existent!
Masse und Impuls
Strahlungsdruck
Lichtelektrischer Effekt
Nachweis der Quantelung des Lichts
-Die Geschwindigkeit der emittierten Elektronen ist nicht von der Intensität
sondern von der Frequenz des Lichts / der Strahlung abhängig.
-Unterhalb einer bestimmten Grenzfrequenz ist die Aussendung von Elektronen
nicht möglich.
-> Photoempfänger, Sendeelemente (Laser, LED)
Welleneigenschaften des Teilchens
Aufbau von Atomen
Größe der Atome
Ladung der Elementarteilchen
Massen der Elementarteilchen
Bestimmung des Kernradius
Rutherfordsche Streuversuche mit Heliumkernen
- Dünne Goldfolie wird mit Heliumkernen (beide e- fehlen!) beschossen
-Praktisch keine Energieabgabe an leichte e- der Goldatome
-Bei Vorbeiflug an schweren positiven Goldkernen erfolgt eine Bahnablenkung
durch elektrostatische Abstoßung
-Je stärker die Veränderung der Flugbahn, um so direkter der „Kontakt“ zum
Goldkern (Rückstreuung!)
-Häufigkeitsverteilung der Streuwinkel / Ablenkwinkel lässt Aussage über den
Kerndurchmessers der Goldatome zu
Kernradius und Dichte
Atomhülle
Das Bohrsche Atommodell
Die Bohrschen Postulate
De Broglie Wellenlänge
Die Bohrschen Postulate - Formel
Bohrscher Radius a0 des H-Atoms
Energieniveaus der Elektronen
Energieniveaus der Elektronen - Atome mit Ladungszahl Z > 1
Gesamtenergie des Wasserstoffatoms
Energieniveauschema des Wasserstoffatoms
Emission und Absorption
- Die Bewegung auf den Bahnen ist strahlungslos.
- Emission und Absorption von Licht erfolgt durch Übergänge der
Elektronen zwischen den Bahnen!
Franck-Hertz-Versuch 1913
Optische Übergänge
Was ist die Rydbergkonstante ?
- Die Rydberg-Konstante ist eine nach Johannes Rydberg benannte Naturkonstante. Sie tritt in der Rydberg-Formel auf, einer Näherungsformel zur Berechnung von Atomspektren.
Resultierende Serien
Energieniveauschema des H-Atoms
Spektrum einer Hg-Lampe
Das Bändermodell
Modell gebundener Elektronen
-Kopplung zweier Atome: Molekül, Elektronenwolken überlappen sich,
Wechselwirkung zweier Schwingungszustände (gekoppelte Pendel)
- Die Wechselwirkung der Elektronen führt zur N-facher Aufspaltung der
Energieniveaus (N: Anzahl der Atome)
- Im Festkörper liegen die Energiezustände so eng beisammen, dass sie
verschmelzen. Es kann sogar zu einer Überlappung der hoch liegenden Bänder
kommen (Metalle zweiter Art)
- Aufspaltung in verschiedene Energiezustände
Energieniveaus
Bezeichnungen der Bänder
Rückblick zur Energieberechnung
Energieniveaus im Ortsraum
Einteilung der Stoffe
Elektrische Leitung
Spez. Widerstand und Bandstrukturen
Elektronen in Halbleitern
Kovalente Bindung
Verbindungshalbleiter
Eigenleitung
Bändermodell
Eigenleitung /Gittermodell
Rekombination
Teilströmen im Halbleiter
Störstellenleitung n-Halbleiter
Ionisierungsgrenzen n-Halbleiter
Gittermodell n-Halbleiter
Bändermodell n-Halbleiter
Ionisierungsgrenzen n-Halbleiter
Störstellenleitung p-Halbleiter
Ionisierungsgrenzen p-Halbleiter
Gittermodell p-Halbleiter
Bändermodell p-Halbleiter
Ionisierungsgrenzen p-Halbleiter
p-n-Übergang
Bandstruktur des p-n-Überganges / Diffusionsspannung
Diffusionsspannung
Strom-Spannung-Charakteristik eines p-n-Überganges
Diodenkennlinie
Diodenkennlinie - Bändermodell
Diodenkennlinie - p-n-Übergang in Durchlassrichtung
Diodenkennlinie - Bändermodell
Diodenkennlinie - Shockley-Gleichung
Absorption/-Absorptionskoeffizient
Grenzwellenlänge / Absorptionskante I + II
Transparenz von Halbleitern
Äußerer Photoeffekt – Abgrenzung zum inneren Photoeffekt
Reflexion der Strahlung an der Oberfläche + Brechung
Antireflexbeschichtungen
Fotodiode / Solarzelle - Funktionsweise
Solarzelle
Solarzelle – Kennlinienfeld bei Generatorzählpfeilung
Solarzelle – Kenngrößen
Solarzelle – Kenngrößen II
Solarzelle – Temperaturverhalten
Strahlungs- und Lichtquellen
Farbwiedergabe + Index
Lichtstrom und Beleuchtungsstärke
Intensität und Energie
Energieniveauschema des Wasserstoffatoms
Emission und Absorption
-Die Bewegung auf den Bahnen ist strahlungslos!
-Emission und Absorption von Licht erfolgt durch Übergänge der Elektronen
zwischen den Bahnen!
Optische Übergänge