Наближення слабко зв’язаних електронів. Зони Бріллюена.

. Зони Бріллюена

При зміні хвильового вектора від 0 до π/а енергія електрона зростає неперервно, при виникає перший розрив. Дала енергія знов зростає неперервно, але при знов виникає наступний розрив.

Області значень хвильового вектора при якому енергія електрона змінюється неперервно називають зонами Бріллюєна.

4.1. Поняття про зони Бріллюена

В енергетичній зоні кристала є N енергетичних станів, яким відповідають значення компонент хвильового вектора:

(4.1) і компонент квазіімпульсу

(4.2) Деi =x, y, z, а j = 1, 2, 3.

Значенням квазіімпульсу в системі координат (рх , ру , рz ) відповідатиме деяка область, побудована навколо початку координат і що містить всі можливі різноманітні стани. Ця область називається першою, або основною, зоною Брілюєна. Для кристала з простий кубічною граткою перша зона Брілюєна є кубом (рис. 4.1, а) об'ємом:

(4.3)

Рис. 4.1 Перша зона Брілюєна для кристала з простою кубічною решіткою (а), кубічною об’ємноцентрованою (б), кубічною гранецентрованою решітками (в).

Оскільки об'єм першої зони Бріллюена для кристала з простими кубічними гратками дорівнює (h/а)3 , а об'єм елементарної комірки h3 /a3 N, то число елементарних комірок в ній складає N, тобто рівне кількості енергетичних станів в зоні. Але в енергетичній зоні може розташовуватися 2N електронів, отже, і в першій зоні Брілюєна може бути 2N електронів, а в її кожній комірці може знаходитися тільки два електрони з протилежно направленими спінами.

Друга і наступні зони Бріллюена, які відповідають відповідно другій і наступним енергетичним зонам, мають складнішу конфігурацію, але їх об'єм залишається постійним. Вони також містять N елементарних комірок, кожну з яких можна надати у відповідність комірку в першій зоні, що описує еквівалентний стан.

4.2. Приведені зони

Операція побудови всіх енергетичних зон в межах першої зони, називається приведенням зон до першої зони, а самі зони, побудовані таким чином, називаються приведеними зонами. Приведення зон полягає в зсуві по осі енергій ділянок кривої E(k), що відносяться до різних зон, на відрізки, кратні 2π/а. На рис. 4.4 пунктиром показана 2-а, 3-а і частково 4-а приведені зони, горизонтальними стрілками – напрям зсуву при побудови цих зон, в розривах стрілок вказана величина зсуву. З рисунка видно, що у всіх непарних приведених зон в центрі розташовуються мінімуми, а на межах зон максимуми; у парних зон, навпаки, в центрі розташовуються максимуми, на межах – мінімуми.

Мал. 4.4. Перекриття енергетичних зон.

а) дозволені зони накладаються на заборонені; б) заборонені зони для різних напрямків кристалів накладаються одна на одну, утворюючи абсолютно заборонену зону для кристала в цілому.

Аналогічним чином будуються приведені зони для тривимірних кристалів. Оскільки періодичність решіток в тривимірному кристалі у різних напрямах може бути різною, то значення k, при яких настає бреггівське відбиття і виникають розриви в енергетичному спектрі електрона, будуть також різними: для напряму, уздовж якого періодичність решітки рівна а, розриви настають при , для напряму з періодичністю b– при , для напряму з періодичністю с – при і так далі. Внаслідок цього область енергій, заборонена для певних напрямів, може перекриватися областями дозволених енергій для інших напрямів (рис. 4.4,а) і енергетичний спектр в цілому виявиться безперервним. Тільки у тому випадку, коли області заборонених енергій для всіх напрямів накладаються один на одного (рис. 4.4,б), в кристалі існуватимуть абсолютно заборонені області енергій і його енергетичний спектр збереже зонний характер.

4. Мета та завдання профілактики нещасних випадків професійних захворювань і отруєнь на виробництві

У системі стандартів безпеки праці встановлена термінологія по основним поняттям охорони праці.

Безпека праці - це стан умов праці, при якому виключений вплив на працюючих небезпечних і шкідливих факторів.

Техніка безпеки - це система організаційних і технологічних заходів, а також технічних засобів, що запобігають впливу на працюючих небезпечного та шкідливого виробничих факторів.

Виробнича санітарія - це система організаційних, гігієнічних і санітарно-технічних заходів і засобів, що запобігають чи зменшують вплив на працюючих шкідливих виробничих факторів.

Умови праці - це об'єктивне суспільне явище, що виникає і формується в процесі праці людини. Вони формуються з таких елементів: санітарно-гігієнічних, що визначають зовнішнє середовище в робочій зоні; психофізіологічних - робоча поза в процесі праці, навантаження, напруга: естетичних елементів процесу виробництва та праці; соціально-психологічних 1 соціально-економічних відносин у суспільстві, психологічний клімат, відношення до праці.

Нещасним випадком на виробництві вважається випадок впливу на працюючого небезпечного виробничого фактора при виконанні ним трудових обов'язків чи завдань керівника робіт.

Основними причинами виробничих травм у туристських комплексах є такі: падіння з висоти, недотримання технологічних процесів, ураження електрострумом, дорожньо-транспортні пригоди.

Професійним захворюванням називається захворювання, що виникло внаслідок довгострокового впливу на працюю чого будь-якого шкідливого фактора роботи (професійної шкідливості).