Electrons et niveaux d'énergie
* coquilles atomiques: Les électrons dans un atome occupent des niveaux d'énergie spécifiques appelés «coquilles». Ces coquilles sont comme des "étages" dans un bâtiment, chaque coquille représentant un niveau d'énergie différent. Plus la coque est proche du noyau, plus l'énergie est faible.
* Excitation électronique: Lorsqu'un électron gagne de l'énergie (par exemple, en absorbant un photon de lumière), il peut "sauter" à un niveau d'énergie plus élevé. C'est ce qu'on appelle l'excitation.
* relaxation électronique: Un électron excité est instable et veut revenir à son état d'énergie inférieur. Quand il le fait, il libère l'excès d'énergie, souvent comme un photon de lumière. C'est pourquoi les atomes émettent des longueurs d'onde spécifiques de lumière.
La zone interdite (bande interdite)
* bandes d'énergie: Dans les solides, les niveaux d'énergie des électrons ne sont plus discrets mais forment des bandes de niveaux d'énergie étroitement espacés. Ces bandes sont séparées par des lacunes appelées zones interdites ou les écarts de bande .
* Conducteurs, isolateurs, semi-conducteurs: La taille de la bande interdite détermine la conductivité électrique du matériau.
* Conducteurs: Ayez de très petites lacunes en bande, permettant aux électrons de se déplacer facilement entre les bandes.
* Isolateurs: Ont de grandes lacunes, nécessitant une énergie importante pour exciter les électrons à travers l'écart.
* semi-conducteurs: Ont des lacunes de bande de taille intermédiaire, permettant une certaine conductivité dans certaines conditions.
comment les électrons "sautent" en présence d'une zone interdite
1. Excitation: Pour qu'un électron passe d'une bande d'énergie inférieure à une bande plus élevée, il doit acquérir suffisamment d'énergie pour surmonter la bande interdite. Cette énergie peut provenir:
* chaleur: L'énergie thermique peut exciter les électrons.
* lumière: Des photons de lumière avec suffisamment d'énergie peuvent exciter des électrons.
* champs électriques: Des champs électriques solides peuvent fournir l'énergie nécessaire.
2. sauter: Une fois que l'électron gagne suffisamment d'énergie, il peut sauter à travers la zone interdite et occuper un état d'énergie vide dans la bande supérieure.
3. Détente: Un électron dans une bande d'énergie plus élevée est instable et veut revenir à un niveau d'énergie inférieur. Il peut le faire par:
* Émission: Libérant un photon de lumière (émission de lumière).
* collisions: Perdre de l'énergie par des collisions avec d'autres atomes ou électrons.
points importants
* Mécanique quantique: Le comportement des électrons dans les atomes est régi par la mécanique quantique, qui décrit la nature en forme d'onde des particules.
* Niveaux d'énergie discrètes: Les électrons ne peuvent occuper que des niveaux d'énergie spécifiques, pas une valeur entre les deux. Cela explique pourquoi les électrons sautent plutôt que la transition en douceur entre les niveaux d'énergie.
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