logo
  • Giáo trình Vật lý điện tử

Giáo trình Vật lý điện tử

Tác giả
Phùng Hồ

Số lượt xem : 1557

Số lượt download : 142

Ngày upload : 22/08/2023

Ngày cập nhật : 21/05/2024

Tags : Điện tử Kỹ thuật Khoa học kỹ thuật Vật Lý Đại cương Kỹ sư

Kích thước : 91.00 MB

Số trang : 288

Mục lục

Chương 1 Chuyển động của hạt tích điện trong chân không.

1.1 Phương trình chuyển động trong điện trường và từ trường

1.2 Chuyển động của hạt tích điện trong điện trường đều

1.3 Chuyển động của hạt tích điện trong từ trường đều

1.3.1 Trường hợp vận tốc ban đầu vuông góc với từ trường

1.3.2 Trường hợp tổng quát.

1.4 Chuyển động dưới tác dụng đồng thời của điện và từ trường

1.4.1 Điện trường và từ trường song song

1.4.2 Điện trường và từ trường vuông góc

1.5 Sự tương tự quang cơ

1.6 Chuyển động trong trường tĩnh điện không đều, thấu kính tĩnh điện

1.7 Chuyển động trong từ trường tĩnh không đều, thấu kính từ

1.8 Chuyển động với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng

Chương 2 Một số vấn đề vật lý lượng tử

2.1 Lưỡng tính sóng hạt của các hệ vi mô

2.1.1 Lưỡng tính sóng-hạt của bức xạ điện từ.

2.1.2 Lưỡng tính sóng-hạt của vật chất.

2.2 Các tính chất của sóng De Broglie

2.2.1 Hàm sóng phẳng De Broglie

2.2.2 Ý nghĩa xác suất của sóng De Broglie 

2.2.3 Nhóm sóng. Sự lan truyền của sóng De Broglie

2.3 Nguyên lý bất định Heisenberg

2.3.1 Hệ thức bất định về tọa độ và xung lượng của hạt.

2.3.2 Hệ thức bất định về năng lượng và thời gian.

2.3.3 Nguyên lý bổ sung

2.4 Phương trình cơ bản của cơ học lượng tử

2.4.1 Hạt tự do.

2.4.2 Hạt trong một trường lực

2.5 Toán tử trong cơ học lượng tử

2.5.1 Khái niệm toán tử

2.5.2 Toán tử và các đại lượng vật lý

2.6 Một số bài toán đơn giản của cơ học lượng tử

2.6.1 Chuyển động của hạt tự do

2.6.2 Hạt trong hố thế năng

2.6.3 Hiệu ứng đường ngầm (tunnel)

2.6.4 Dao động tử điều hoà (oscillator)

2.6.5 Quay tử rắn

Chương 3 Phổ năng lượng của các hệ hạt lượng tử

3.1 Bài toán về nguyên tử hyđro và các ion đồng dạng

3.2 Hệ nhiều điện tử, nguyên lý loại trừ Pauli

3.2.1 Hệ nhiều điện tử

3.2.2 Spin của điện tử

3.2.3 Nguyên lý không thể phân biệt các hạt cùng loại. Nguyên lý loại trừ Pauli

3.2.4 Cấu hình điện tử của nguyên tử

3.3 Trạng thái điện tử của nguyên tử 

3.3.1 Trạng thái điện tử của nguyên tử hyđro.

3.3.2 Phổ năng lượng của nguyên tử He, para-He và orto-He

3.3.3 Phổ năng lượng của các nguyên tố nhóm II

3.3.4 Trạng thái điện tử của nguyên tử carbon

3.3.5 Một số quy luật trong phổ năng lượng các nguyên tử

3.3.6 Quy tắc Hund

3.3.7 Chuyển mức năng lượng, quy tắc chọn lọc

3.4 Phổ năng lượng của phân tử

3.4.1 Trạng thái năng lượng dao động.

3.4.2 Trạng thái năng lượng quay.

3.4.3 Quang phổ của phân tử.

3.5 Phổ năng lượng của điện tử trong tinh thể chất rắn

3.5.1 Hàm sóng điện tử trong trường tuần hoàn

3.5.2 Phương trình Schrödinger của tinh thể

3.5.3 Phương pháp gần đúng liên kết yếu

3.5.4 Phương pháp gần đúng liên kết mạnh

3.5.5 Điều kiện biên tuần hoàn của hàm sóng

3.5.6 Phổ năng lượng điện tử khi có từ trường ngoài tác dụng Các hiện tượng cộng hưởng từ

3.6 Nguyên lý hoạt động của laser

3.6.1 Mô hình hai mức năng lượng

3.6.2 Nguyên lý hoạt động của laser

Chương 4 Một số vấn đề vật lý bán dẫn

4.1 Điện tử trong tinh thể bán dẫn

4.1.1 Sự thay đổi mức năng lượng trong điện trường ngoài.

4.1.2 Chuyển động của điện tử trong tinh thể bán dẫn

4.2 Cấu trúc vùng năng lượng của chất bán dẫn

4.3 Nồng độ điện tử và lỗ trống trong điều kiện cân bằng

4.3.1 Bán dẫn riêng (bán dẫn tinh khiết)

4.3.2 Bán dẫn chứa một loại tạp chất đono

4.3.3 Bán dẫn chứa một loại tạp chất axepto

4.3.4 Bán dẫn bù trừ, chứa hai loại tạp chất.

4.3.5 Bán dẫn suy biến

4.4 Nồng độ hạt dẫn không cân bằng

4.5 Độ dẫn điện của chất bán dẫn

4.6 Các hiện tượng phát xạ điện tử

4.7 Các hiệu ứng tiếp xúc

4.7.1 Hiệu thế tiếp xúc ngoài.

4.7.2 Hiệu thế tiếp xúc trong giữa hai kim loại

4.7.3 Hiệu ứng trường. Sự uốn cong vùng năng lượng của bán dẫn trong điện trường

4.7.4 Tiếp xúc kim loại-bán dẫn loại n

4.7.5 Tiếp xúc kim loại-bán dẫn loại p

4.7.6 Đặc tuyến V-A của các tiếp xúc đóng kim loại-bán dẫn.

4.8 Bán dẫn không đồng nhất, chuyển tiếp p-n

4.8.1. Lớp chuyển tiếp p-n

4.8.2 Sự phân bố điện tích trong chuyển tiếp p-n đột biến

4.8.3 Điện trường trong lớp chuyển tiếp p-n

4.8.4. Sơ đồ vùng năng lượng trong chuyển tiếp p-n

4.8.5 Phân bố nồng độ hạt dẫn trong lớp chuyển tiếp p-n

4.8.6 Tính chỉnh lưu của chuyển tiếp p-n

4.8.7 Bề dày lớp chuyển tiếp p-n

4.8.8 Chuyển tiếp dị chất

Chương 5 Xử lý tín hiệu quang.

5.1 Sóng điện từ 

5.1.1 Hệ phương trình Maxwell.

5.1.2 Phương trình sóng đối với trường điện từ

5.1.3 Sóng điện từ phẳng

5.2 Sự lan truyền của ánh sáng trong linh kiện dẫn sóng quang

5.2.1 Hệ sợi quang - mạch quang tích hợp và những đặc điểm.

5.2.2 Kiểu truyền sóng (mode) trong linh kiện dẫn sóng quang.

5.2.3 Phương thức truyền sóng trong linh kiện dẫn sóng quang theo mô hình quang học tia (ray-optics)

5.2.4 Cấu trúc linh kiện dẫn sóng quang trong mạch quang tích hợp

5.3 Sợi quang

5.3.1 Tính chất, phân loại và công nghệ chế tạo.

5.3.2 Các mode dẫn truyền trong sợi quang giật cấp.

5.3.3 Sự hạn chế độ rộng dải thông do tán sắc giữa các mode trong sợi quang giật cấp đa mode.

5.3.4 Sợi quang liên tục đa mode

5.3.5 Sợi quang giật cấp đơn mode

5.3.6 Tổn hao trong sợi quang

5.4 Nguyên lý điều biến quang

5.4.1. Nguyên lý điều biến điện quang

5.4.2. Nguyên lý điều biến cơ-quang

5.5 Những nguyên lý cơ bản của các linh kiện phát quang bán dẫn

5.5.1 Đặc điểm cấu trúc vùng năng lượng của chất bán dẫn

5.5.2 Chuyển mức năng lượng, quá trình hấp thụ

5.5.3 Tái hợp bức xạ tự phát. Điốt phát quang (LED)

5.5.4 Tái hợp bức xạ kích thích. Laser bán dẫn.

5.6 Những nguyên lý cơ bản của linh kiện thu quang (photodetectơ)

5.6.1 Linh kiện quang dẫn hay quang trở.

5.6.2 Photodiôt.

Lời nói đầu

Từ lâu vật lý đã là cơ sở khoa học của nhiều ngành kỹ thuật, đặc biệt là ngành kỹ thuật điện tử, viễn thông. Càng ngày càng nhiều những thành tựu khoa học vật lý được nhanh chóng ứng dụng vào kỹ thuật điện tử, viễn thông.

Kỹ sư điện tử, hơn ai hết, cần có những hiểu biết sâu sắc về vật lý hiện đại. Vì vậy ngoài giáo trình "Vật lý đại cương" chung cho tất cả các ngành kỹ thuật, trong chương trình đào tạo kỹ sư điện tử được bổ sung thêm giáo trình "Vật lý điện tử".

Giáo trình "Vật lý điện tử" nhằm mục đích cung cấp thêm cho sinh viên những hiểu biết về vật lý hiện đại liên quan trực tiếp đến ngành kỹ thuật điện tử, viễn thông. Năm 1981, Phó giáo sư Nguyễn Minh Hiển, với mục đích trên, đã biên soạn tập "Các bài giảng về vật lý điện tử".

Gần đây do yêu cầu hiện đại hóa nội dung chương trình giảng dạy, khoa Điện tử - Viễn thông trường Đại học Bách khoa Hà nội đã xây dựng một đề cương mới cho môn học "Vật lý điện tử". "Giáo trình Vật lý điện tử" này được biên soạn dựa theo đề cương đó. Tuy nhiên, để cho giáo trình được mạch lạc, sự sắp xếp các chương mục trong giáo trình có ít nhiều thay đổi so với đề cương môn học.

Giáo trình được chia làm năm chương, gồm ba đơn vị học trình với thời lượng 45 tiết. Chương thứ nhất trình bày "Chuyển động của các hạt tích điện trong chân không dưới tác dụng của điện trường và từ trường". Chương thứ hai giới thiệu "Một số vấn đề vật lý lượng tử", cung cấp những hiểu biết cơ bản để tiếp tục nghiên cứu những chương sau. Chương thứ ba trình bày "Phổ năng lượng của các hệ hạt lượng tử", từ nguyên tử hyđro đơn giản, nguyên tử có nhiều điện tử, phân tử và cuối cùng đến tinh thể chất rắn. Chương thứ tư đề cập "Một số vấn đề Vật lý bán dẫn", giới thiệu những khái niệm cần thiết nhất để nghiên cứu vật lý linh kiện điện tử, linh kiện quang điện tử. Chương thứ năm giới thiệu "những cơ sở vật lý của quá trình truyền và xử lý tín hiệu quang", đề cập những cơ sở vật lý của các linh kiện quang điện tử như linh kiện dẫn sóng quang, sợi quang, điều biến tín hiệu quang, nguồn phát quang, thu tín hiệu quang, tách sóng quang. Cuối mỗi chương có bài tập kèm theo đáp số.

Giáo trình Vật lý điện tử này đã được lưu hành nội bộ từ năm 1976 và được tác giả cùng một số đồng nghiệp sử dụng để giảng dạy cho sinh viên hệ chính quy và hệ tại chức ngành điện tử-viễn thông trường Đại học Bách khoa Hà nội cũng như cho sinh viên ngành điện tử-viễn thông ở một vài trường đại học khác trong nước. Do yêu cầu cấp bách về tài liệu giảng dạy và học tập, nghiên cứu chúng tôi xuất bản rộng rãi "Giáo trình Vật lý điện tử" nhằm phục vụ kịp thời đông đảo bạn đọc. Chúng tôi rất mong được sự góp ý của các bạn đọc về những sai sót chắc chắn khó tránh khỏi trong sách.

Tác giả.

Gợi ý cho bạn

Các loại ớt cay nhất thế giới
01 Tháng 11

Các loại ớt cay nhất thế giới

Bạn có biết rằng ớt cay không chỉ là một gia vị phổ biến trong ẩm thực, mà còn là một nguồn cung cấp nhiều vitamin và khoáng chất có lợi cho sức khỏe? Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể ăn được ớt cay, đặc biệt là những loại ớt cay nhất thế giới. Bài viết này sẽ giới thiệu cho bạn một số loại ớt cay nhất thế giới, cùng với độ cay và những thông tin thú vị về chúng.

Bí quyết tập luyện chạy bộ cho người mới bắt đầu
09 Tháng 06

Bí quyết tập luyện chạy bộ cho người mới bắt đầu

Chạy bộ là một hình thức tập luyện đơn giản nhưng vô cùng hiệu quả để cải thiện sức khỏe và tăng cường thể lực. Đối với người mới bắt đầu, bước đầu tiên là quan trọng nhất và đòi hỏi một sự chuẩn bị cẩn thận để tránh chấn thương và duy trì động lực. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá những bí quyết tập luyện chạy bộ cho người mới bắt đầu.

Lợi ích của thực phẩm sạch đối với sức khỏe con người
17 Tháng 05

Lợi ích của thực phẩm sạch đối với sức khỏe con người

Thực phẩm sạch là một khái niệm ngày càng được quan tâm và ưa chuộng trong xã hội hiện đại. Đối với sức khỏe con người, việc tiêu thụ thực phẩm sạch mang lại nhiều lợi ích to lớn. Bài viết này sẽ trình bày về những lợi ích đó trong một phạm vi 5000 từ, từ vai trò của thực phẩm sạch trong việc cung cấp chất dinh dưỡng quan trọng cho cơ thể đến khả năng giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính.

6 Nghề có thể bị thay thế bởi AI trong tương lai
23 Tháng 05

6 Nghề có thể bị thay thế bởi AI trong tương lai

Trong tương lai, có một số nghề có khả năng bị thay thế bởi trí tuệ nhân tạo (AI), sau đây chúng ta cùng phân tích nhé

Tại sao bạn nên ăn chay trường kỳ?
18 Tháng 10

Tại sao bạn nên ăn chay trường kỳ?

Bạn có biết rằng việc ăn chay trường kỳ không chỉ giúp bạn cải thiện sức khỏe, mà còn góp phần bảo vệ môi trường và động vật? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn những lợi ích tuyệt vời của việc ăn chay trường kỳ, cũng như những mẹo để duy trì thói quen này.

Cơ Thể Tự Chữa Lành: Khám phá Sức Mạnh Tự Nhiên Trong Chúng Ta
06 Tháng 06

Cơ Thể Tự Chữa Lành: Khám phá Sức Mạnh Tự Nhiên Trong Chúng Ta

Trong cuộc sống hối hả và áp lực hiện nay, chúng ta thường dễ mắc các vấn đề sức khỏe và trở nên phụ thuộc vào các biện pháp y tế truyền thống. Nhưng bạn có biết rằng cơ thể chúng ta có khả năng tự chữa lành và phục hồi? Trong bài blog này, chúng ta sẽ khám phá sức mạnh của cơ thể tự chữa lành và cách tận dụng nó để duy trì và nâng cao sức khỏe của chúng ta.

Điều gì xảy ra nếu như các máy chủ lớn nhất thế giới mất hết dữ liệu
08 Tháng 12

Điều gì xảy ra nếu như các máy chủ lớn nhất thế giới mất hết dữ liệu

Bạn có bao giờ tưởng tượng nếu một ngày nào đó, toàn bộ dữ liệu internet bị mất đi? Không còn email, không còn mạng xã hội, không còn tin tức, không còn video, không còn âm nhạc, không còn game, không còn gì cả. Chỉ còn lại những thiết bị điện tử vô dụng và những ký ức mờ nhạt về thế giới kỹ thuật số đã từng tồn tại.

Tại sao việc đọc sách có thể giúp bạn giảm stress và lo âu?
16 Tháng 04

Tại sao việc đọc sách có thể giúp bạn giảm stress và lo âu?

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, căng thẳng và lo âu trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta.

Giáo trình liên quan

Tag ngẫu nhiên