Оптическое поглощение в полупроводнике для E Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Сураг Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Цитата из Solid State Electronic Devices (Бен Г. Стритман и Санджай Банерджи): Фотон с энергией меньшеЕг Е г E_gне может перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости. Таким образом, в чистом полупроводнике поглощение фотонов пренебрежимо мало.ч v <Ег. час в < Е г . hv<E_g.Это объясняет, почему некоторые материалы прозрачны в определенных диапазонах длин волн. Означает ли это, что электроны не поглощают фотоны сЕ<Ег Е < Е г E < E_g? Если да, то как возможно, что электрон «знает» энергию фотона, не поглощая ее? квантовая механика оптика конденсированное вещество фотоны физика полупроводников Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Вопрос, который я связал, касается изолированного атома/молекулы, а не ленточной структуры в твердом теле, но применяется тот же аргумент. Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Джон Ренни Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Руслан Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Поглощение не является мгновенным событием. На уровне простой квантовой механики эту систему можно описать следующим образом. Эволюция электрона в кристалле определяется уравнением Шрёдингера . Внешнее электромагнитное поле, а именно свет, которым мы освещаем кристалл, является периодической добавкой к гамильтониану. Когда вы начинаете светить на кристалл, электрон в состоянии|Е1⟩ | Е 1 ⟩ |E_1\rangleквазипериодически меняет свое состояние: в основном колеблется около|Е1⟩ | Е 1 ⟩ |E_1\rangle. Но если есть уровень энергииЕ2 Е 2 E_2такой, чточ ν= |Е2−Е1| час ν "=" | Е 2 − Е 1 | h\nu=|E_2-E_1|, увеличивается вероятность того, что электрон окажется на этом уровне при измерении, т.е. в его состоянии через некоторое времят т tпоявляетсяα ( т ) |Е1⟩ + β( т ) |Е2⟩ α ( т ) | Е 1 ⟩ + β ( т ) | Е 2 ⟩ \alpha(t)|E_1\rangle+\beta(t)|E_2\rangle. Почему? Это очень похоже на механический резонанс . Предположим, у вас есть очень тяжелый мяч, висящий на веревке незначительной массы. Применение к нему некоторой силы произвольной частоты не заставит его сильно колебаться. Но если приложить силу на собственной частоте этого маятника, то даже небольшая сила, приложенная в течение достаточно длительного времени, может сделать амплитуду колебаний достаточно большой. «Каким-то образом» маятник знает свою собственную частоту :) Когда у вас есть полосы разрешенных энергий, то роль|Е2⟩ | Е 2 ⟩ |E_2\rangleиграет любой из уровней в группе, удовлетворяющейч ν= |Е1−Е2| час ν "=" | Е 1 − Е 2 | h\nu=|E_1-E_2|. Еслич ν<Ег час ν < Е г h\nu<E_g, то таких уровней нет, поэтому такое излучение не может быть поглощено. Обратите внимание, что есть некоторые отличия от механического резонанса: например, вероятность не может превышать1 1 1, так что вместо неограниченного возрастания он фактически колеблется при достаточно длительном подаче излучения — это так называемый цикл Раби . Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z У меня сложилось впечатление, что между электроном и фотоном не происходит взаимодействия сЕ<Ег Е < Е г E<E_g, что, как я теперь понимаю, не так. Сказать, что материал «прозрачен» для определенных частот, означало бы, что взаимодействие между фотоном и электроном должно длиться очень короткое время. Я прав? Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Сураг Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Да, между электронами и фотонами всегда есть взаимодействие: именно поэтому фазовая скорость фотона изменяется в прозрачном веществе, вызывая преломление. И да, вы можете рассматривать это как фотон, проходящий рядом с электроном и просто слегка возмущающий его в течение некоторого короткого времени. Фотон при этом поглощается и переизлучается, сдвигая свою фазу, но это скорее тема квантовой электродинамики, которую я сейчас толком не знаю (в отличие от более простого варианта — квантовой механики). Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Руслан Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Ахметели Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Точно так же я бы сказал, что толстая балка в конструкции «знает», что вы пытаетесь ее оторвать: она временно несколько смещается благодаря вашему усилию, но затем возвращается в свое устойчивое состояние. Таким образом, электроны не полностью защищены от фотона (например, кристалл приобретает мизерный импульс из-за светового давления, если фотон отражается от кристалла). Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z

Цитата из Solid State Electronic Devices (Бен Г. Стритман и Санджай Банерджи):

Фотон с энергией меньше Е г не может перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости. Таким образом, в чистом полупроводнике поглощение фотонов пренебрежимо мало. час в < Е г . Это объясняет, почему некоторые материалы прозрачны в определенных диапазонах длин волн.

Означает ли это, что электроны не поглощают фотоны с Е < Е г ? Если да, то как возможно, что электрон «знает» энергию фотона, не поглощая ее?

Вопрос, который я связал, касается изолированного атома/молекулы, а не ленточной структуры в твердом теле, но применяется тот же аргумент.

Ответы (2)

Поглощение не является мгновенным событием. На уровне простой квантовой механики эту систему можно описать следующим образом.

Эволюция электрона в кристалле определяется уравнением Шрёдингера . Внешнее электромагнитное поле, а именно свет, которым мы освещаем кристалл, является периодической добавкой к гамильтониану. Когда вы начинаете светить на кристалл, электрон в состоянии | Е 1 ⟩ квазипериодически меняет свое состояние: в основном колеблется около | Е 1 ⟩ . Но если есть уровень энергии Е 2 такой, что час ν "=" | Е 2 − Е 1 | , увеличивается вероятность того, что электрон окажется на этом уровне при измерении, т.е. в его состоянии через некоторое время т появляется α ( т ) | Е 1 ⟩ + β ( т ) | Е 2 ⟩ .

Почему? Это очень похоже на механический резонанс . Предположим, у вас есть очень тяжелый мяч, висящий на веревке незначительной массы. Применение к нему некоторой силы произвольной частоты не заставит его сильно колебаться. Но если приложить силу на собственной частоте этого маятника, то даже небольшая сила, приложенная в течение достаточно длительного времени, может сделать амплитуду колебаний достаточно большой. «Каким-то образом» маятник знает свою собственную частоту :)

Когда у вас есть полосы разрешенных энергий, то роль | Е 2 ⟩ играет любой из уровней в группе, удовлетворяющей час ν "=" | Е 1 − Е 2 | . Если час ν < Е г , то таких уровней нет, поэтому такое излучение не может быть поглощено.

Обратите внимание, что есть некоторые отличия от механического резонанса: например, вероятность не может превышать 1 , так что вместо неограниченного возрастания он фактически колеблется при достаточно длительном подаче излучения — это так называемый цикл Раби .

У меня сложилось впечатление, что между электроном и фотоном не происходит взаимодействия с Е < Е г , что, как я теперь понимаю, не так. Сказать, что материал «прозрачен» для определенных частот, означало бы, что взаимодействие между фотоном и электроном должно длиться очень короткое время. Я прав?
Да, между электронами и фотонами всегда есть взаимодействие: именно поэтому фазовая скорость фотона изменяется в прозрачном веществе, вызывая преломление. И да, вы можете рассматривать это как фотон, проходящий рядом с электроном и просто слегка возмущающий его в течение некоторого короткого времени. Фотон при этом поглощается и переизлучается, сдвигая свою фазу, но это скорее тема квантовой электродинамики, которую я сейчас толком не знаю (в отличие от более простого варианта — квантовой механики).

Точно так же я бы сказал, что толстая балка в конструкции «знает», что вы пытаетесь ее оторвать: она временно несколько смещается благодаря вашему усилию, но затем возвращается в свое устойчивое состояние. Таким образом, электроны не полностью защищены от фотона (например, кристалл приобретает мизерный импульс из-за светового давления, если фотон отражается от кристалла).

Оптическое поглощение в полупроводнике для E Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Сураг Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Цитата из Solid State Electronic Devices (Бен Г. Стритман и Санджай Банерджи): Фотон с энергией меньшеЕг Е г E_gне может перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости. Таким образом, в чистом полупроводнике поглощение фотонов пренебрежимо мало.ч v <Ег. час в < Е г . hv<E_g.Это объясняет, почему некоторые материалы прозрачны в определенных диапазонах длин волн. Означает ли это, что электроны не поглощают фотоны сЕ<Ег Е < Е г E < E_g? Если да, то как возможно, что электрон «знает» энергию фотона, не поглощая ее? квантовая механика оптика конденсированное вещество фотоны физика полупроводников Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Вопрос, который я связал, касается изолированного атома/молекулы, а не ленточной структуры в твердом теле, но применяется тот же аргумент. Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Джон Ренни Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Руслан Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Поглощение не является мгновенным событием. На уровне простой квантовой механики эту систему можно описать следующим образом. Эволюция электрона в кристалле определяется уравнением Шрёдингера . Внешнее электромагнитное поле, а именно свет, которым мы освещаем кристалл, является периодической добавкой к гамильтониану. Когда вы начинаете светить на кристалл, электрон в состоянии|Е1⟩ | Е 1 ⟩ |E_1\rangleквазипериодически меняет свое состояние: в основном колеблется около|Е1⟩ | Е 1 ⟩ |E_1\rangle. Но если есть уровень энергииЕ2 Е 2 E_2такой, чточ ν= |Е2−Е1| час ν "=" | Е 2 − Е 1 | h\nu=|E_2-E_1|, увеличивается вероятность того, что электрон окажется на этом уровне при измерении, т.е. в его состоянии через некоторое времят т tпоявляетсяα ( т ) |Е1⟩ + β( т ) |Е2⟩ α ( т ) | Е 1 ⟩ + β ( т ) | Е 2 ⟩ \alpha(t)|E_1\rangle+\beta(t)|E_2\rangle. Почему? Это очень похоже на механический резонанс . Предположим, у вас есть очень тяжелый мяч, висящий на веревке незначительной массы. Применение к нему некоторой силы произвольной частоты не заставит его сильно колебаться. Но если приложить силу на собственной частоте этого маятника, то даже небольшая сила, приложенная в течение достаточно длительного времени, может сделать амплитуду колебаний достаточно большой. «Каким-то образом» маятник знает свою собственную частоту :) Когда у вас есть полосы разрешенных энергий, то роль|Е2⟩ | Е 2 ⟩ |E_2\rangleиграет любой из уровней в группе, удовлетворяющейч ν= |Е1−Е2| час ν "=" | Е 1 − Е 2 | h\nu=|E_1-E_2|. Еслич ν<Ег час ν < Е г h\nu<E_g, то таких уровней нет, поэтому такое излучение не может быть поглощено. Обратите внимание, что есть некоторые отличия от механического резонанса: например, вероятность не может превышать1 1 1, так что вместо неограниченного возрастания он фактически колеблется при достаточно длительном подаче излучения — это так называемый цикл Раби . Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z У меня сложилось впечатление, что между электроном и фотоном не происходит взаимодействия сЕ<Ег Е < Е г E<E_g, что, как я теперь понимаю, не так. Сказать, что материал «прозрачен» для определенных частот, означало бы, что взаимодействие между фотоном и электроном должно длиться очень короткое время. Я прав? Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Сураг Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Да, между электронами и фотонами всегда есть взаимодействие: именно поэтому фазовая скорость фотона изменяется в прозрачном веществе, вызывая преломление. И да, вы можете рассматривать это как фотон, проходящий рядом с электроном и просто слегка возмущающий его в течение некоторого короткого времени. Фотон при этом поглощается и переизлучается, сдвигая свою фазу, но это скорее тема квантовой электродинамики, которую я сейчас толком не знаю (в отличие от более простого варианта — квантовой механики). Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Руслан Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Ахметели Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z Точно так же я бы сказал, что толстая балка в конструкции «знает», что вы пытаетесь ее оторвать: она временно несколько смещается благодаря вашему усилию, но затем возвращается в свое устойчивое состояние. Таким образом, электроны не полностью защищены от фотона (например, кристалл приобретает мизерный импульс из-за светового давления, если фотон отражается от кристалла). Сейчас хорошая погода. Сейчас 2023-03-12T07:15:07.885Z
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v