Giải Câu hỏi trang 65 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Trong nguyên tử cô lập:

Mỗi electron trong một nguyên tử cô lập chỉ có thể nhận những giá trị năng lượng gián đoạn, xác định (năng lượng bị lượng tử hoá). Các electron được sắp xếp trên những mức năng lượng riêng rẽ (như các mức $K, L, M, \dots$), mỗi mức cách biệt nhau rõ ràng. Vì nguyên tử đứng riêng lẻ, không chịu ảnh hưởng của các nguyên tử khác, nên các mức năng lượng này của mọi nguyên tử cùng loại đều hoàn toàn giống nhau.

Trong chất rắn:

Trong chất rắn (đặc biệt là tinh thể), các nguyên tử nằm rất gần nhau và sắp xếp đều đặn, nên electron của một nguyên tử chịu tác dụng không chỉ của hạt nhân nguyên tử đó mà còn của các nguyên tử lân cận. Do tương tác này, mỗi mức năng lượng riêng rẽ của nguyên tử cô lập bị tách ra thành rất nhiều mức con nằm sát nhau. Số nguyên tử trong chất rắn vô cùng lớn nên số mức con cũng vô cùng lớn và chúng xếp khít nhau tạo thành một dải năng lượng gần như liên tục, gọi là vùng năng lượng (dải năng lượng).

Như vậy, thay cho các mức năng lượng gián đoạn trong nguyên tử cô lập, trong chất rắn electron phân bố theo những vùng năng lượng được phép (gồm vùng hoá trị, vùng dẫn...). Giữa các vùng được phép có những khoảng năng lượng mà electron không thể có, gọi là vùng cấm (vùng trống).

Kết luận sự khác nhau:

a) Trong nguyên tử cô lập: năng lượng của electron gián đoạn, phân bố trên các mức năng lượng riêng rẽ, tách biệt.

b) Trong chất rắn: do tương tác giữa các nguyên tử ở gần nhau, mỗi mức năng lượng tách thành nhiều mức con sát nhau tạo thành các vùng năng lượng (vùng được phép xen kẽ vùng cấm); năng lượng của electron phân bố gần như liên tục trong mỗi vùng được phép.

Đáp số