ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಯಾವುದೇ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರದ ಗಣಿತದ ಆಟವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಅನೇಕ ಅನಕ್ಷರಸ್ಥರು ನಂಬುತ್ತಾರೆ. ಹಾಹಾ, ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಚಿಪ್‌ಗಳಿಗಾಗಿ ಪೂರ್ವಜರನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯೋಣ, ದಯವಿಟ್ಟು ಪ್ರದರ್ಶನವನ್ನು ನೋಡೋಣ:
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಯಾವುದೇ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರದ ಗಣಿತದ ಆಟವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಅನೇಕ ಅನಕ್ಷರಸ್ಥರು ನಂಬುತ್ತಾರೆ. ಹಾಹಾ, ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಚಿಪ್‌ಗಳಿಗಾಗಿ ಪೂರ್ವಜರನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯೋಣ, ದಯವಿಟ್ಟು ಪ್ರದರ್ಶನವನ್ನು ನೋಡೋಣ:
ವಾಹಕಗಳು, ನಾವು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಅವಾಹಕಗಳು, ನಾವು ಸಹ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ, ನನ್ನ ಸ್ನೇಹಿತರು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಿಂದ ಗೊಂದಲಕ್ಕೊಳಗಾಗಿದ್ದಾರೆ ಮತ್ತು ಇದು ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಎಂದು ನಾನು ಹೆದರುತ್ತೇನೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಎಲ್ಲ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಶಿಕ್ಷಕರ ಪರವಾಗಿ ಈ ಋಣ ತೀರಿಸುತ್ತೇನೆ.
ಪರಮಾಣುಗಳು ಘನರೂಪವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದಾಗ, ಅನೇಕ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಮಿಶ್ರಣವಾಗುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಎರಡು ಒಂದೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಒಂದೇ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಉಳಿಯಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ನಂಬುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಒಂದೇ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಹೋರಾಡುವುದನ್ನು ತಡೆಯಲು, ಅನೇಕ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಹಲವಾರು ಕಕ್ಷೆಗಳಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತವೆ. ಹಲವಾರು ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಂಡಿದಾಗ, ಅವು ಆಕಸ್ಮಿಕವಾಗಿ ಹತ್ತಿರವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿಶಾಲವಾದ ದೊಡ್ಡ ಕಕ್ಷೆಗಳಾಗುತ್ತವೆ. ಅನೇಕ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಸುಕುವ ಮೂಲಕ ರೂಪುಗೊಂಡ ಈ ರೀತಿಯ ವಿಶಾಲ ಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ಶಕ್ತಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಕೆಲವು ವಿಶಾಲವಾದ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ ತುಂಬಿರುತ್ತವೆ, ಅವುಗಳು ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಕೆಲವು ಅಗಲವಾದ ಕಕ್ಷೆಗಳು ತುಂಬಾ ಖಾಲಿಯಾಗಿದ್ದು, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಚಲಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಆಗಿ ನಡೆಸುವಂತೆ ಕಾಣಿಸಬಹುದು. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದಿದ್ದರೆ, ಅವು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ನಡೆಸುವುದಿಲ್ಲ.
ಸರಿ, ನಾವು ವಿಷಯಗಳನ್ನು ಸರಳವಾಗಿರಿಸಿಕೊಳ್ಳೋಣ ಮತ್ತು "ಪ್ರೈಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್, ಫುಲ್ ಬ್ಯಾಂಡ್, ನಿಷೇಧಿತ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಮತ್ತು ಗೈಡ್ ಬ್ಯಾಂಡ್" ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳನ್ನು ಉಲ್ಲೇಖಿಸಬೇಡಿ. ವೃತ್ತದ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಲು ಸಿದ್ಧರಾಗಿ!
ಕೆಲವು ಪೂರ್ಣ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಖಾಲಿ ಕಕ್ಷೆಗಳಿಗೆ ತುಂಬಾ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿವೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಸಲೀಸಾಗಿ ಪೂರ್ಣ ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಖಾಲಿ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಚಲಿಸಬಹುದು, ಅವು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಂಡಕ್ಟರ್. ಮೊನೊವೆಲೆಂಟ್ ಲೋಹಗಳ ವಾಹಕತೆಯ ತತ್ವವು ಸ್ವಲ್ಪ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ.
ಆದರೆ ಆಗಾಗ್ಗೆ ಎರಡು ವಿಶಾಲ ಕಕ್ಷೆಗಳ ನಡುವೆ ಅಂತರವಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಅದನ್ನು ಏಕಾಂಗಿಯಾಗಿ ದಾಟಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ನಡೆಸುವುದಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಅಂತರದ ಅಗಲವು 5 ev ಒಳಗೆ ಇದ್ದರೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ಖಾಲಿ ಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ದಾಟಬಹುದು ಮತ್ತು ಅದರ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಬಹುದು, ಅದು ವಾಹಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. 5 ev ಮೀರದ ಅಂತರದ ಅಗಲವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಈ ರೀತಿಯ ಘನವು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ವಾಹಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಅಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದನ್ನು ಅರೆವಾಹಕ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಅಂತರವು 5 ev ಅನ್ನು ಮೀರಿದರೆ, ಅದನ್ನು ಮೂಲತಃ ನಿಲ್ಲಿಸಬೇಕು. ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ದಾಟಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಇದು ಅವಾಹಕವಾಗಿದೆ. ಸಹಜವಾಗಿ, ಶಕ್ತಿಯು ಸಾಕಷ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದರೆ, 5 ev ಅಂತರವನ್ನು ಬಿಡಿ, 50 ev ಸಹ ಇನ್ನೂ ಚಲಿಸಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಗಾಳಿಯ ಮೂಲಕ ಒಡೆಯುತ್ತದೆ.
ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಬಹುತೇಕ ಆಕಾರವನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡಿದೆ. ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ವಾಹಕಗಳು, ಅವಾಹಕಗಳು ಮತ್ತು ಅರೆವಾಹಕಗಳ ನಡುವಿನ ಅಗತ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ವ್ಯವಸ್ಥಿತವಾಗಿ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪೂರ್ಣ ಮತ್ತು ಖಾಲಿ ಕಕ್ಷೆಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶೈಕ್ಷಣಿಕವಾಗಿ, ವೇಲೆನ್ಸ್ ಮತ್ತು ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಅಗಲವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.
ಪರಮಾಣುಗಳು ಘನರೂಪವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದಾಗ, ಅನೇಕ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಮಿಶ್ರಣವಾಗುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಎರಡು ಒಂದೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಒಂದೇ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಉಳಿಯಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ನಂಬುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಒಂದೇ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಹೋರಾಡುವುದನ್ನು ತಡೆಯಲು, ಅನೇಕ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಹಲವಾರು ಕಕ್ಷೆಗಳಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತವೆ. ಹಲವಾರು ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಂಡಿದಾಗ, ಅವು ಆಕಸ್ಮಿಕವಾಗಿ ಹತ್ತಿರವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿಶಾಲವಾದ ದೊಡ್ಡ ಕಕ್ಷೆಗಳಾಗುತ್ತವೆ. ಅನೇಕ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಸುಕುವ ಮೂಲಕ ರೂಪುಗೊಂಡ ಈ ರೀತಿಯ ವಿಶಾಲ ಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ಶಕ್ತಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಕೆಲವು ವಿಶಾಲವಾದ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ ತುಂಬಿರುತ್ತವೆ, ಅವುಗಳು ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಕೆಲವು ಅಗಲವಾದ ಕಕ್ಷೆಗಳು ತುಂಬಾ ಖಾಲಿಯಾಗಿದ್ದು, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಚಲಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಆಗಿ ನಡೆಸುವಂತೆ ಕಾಣಿಸಬಹುದು. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದಿದ್ದರೆ, ಅವು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ನಡೆಸುವುದಿಲ್ಲ.
ಸರಿ, ನಾವು ವಿಷಯಗಳನ್ನು ಸರಳವಾಗಿರಿಸಿಕೊಳ್ಳೋಣ ಮತ್ತು "ಪ್ರೈಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್, ಫುಲ್ ಬ್ಯಾಂಡ್, ನಿಷೇಧಿತ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಮತ್ತು ಗೈಡ್ ಬ್ಯಾಂಡ್" ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳನ್ನು ಉಲ್ಲೇಖಿಸಬೇಡಿ. ವೃತ್ತದ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಲು ಸಿದ್ಧರಾಗಿ!
ಕೆಲವು ಪೂರ್ಣ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಖಾಲಿ ಕಕ್ಷೆಗಳಿಗೆ ತುಂಬಾ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿವೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಸಲೀಸಾಗಿ ಪೂರ್ಣ ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಖಾಲಿ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಚಲಿಸಬಹುದು, ಅವು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಂಡಕ್ಟರ್. ಮೊನೊವೆಲೆಂಟ್ ಲೋಹಗಳ ವಾಹಕತೆಯ ತತ್ವವು ಸ್ವಲ್ಪ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ.
ಆದರೆ ಆಗಾಗ್ಗೆ ಎರಡು ವಿಶಾಲ ಕಕ್ಷೆಗಳ ನಡುವೆ ಅಂತರವಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಅದನ್ನು ಏಕಾಂಗಿಯಾಗಿ ದಾಟಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ನಡೆಸುವುದಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಅಂತರದ ಅಗಲವು 5 ev ಒಳಗೆ ಇದ್ದರೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ಖಾಲಿ ಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ದಾಟಬಹುದು ಮತ್ತು ಅದರ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಬಹುದು, ಅದು ವಾಹಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. 5 ev ಮೀರದ ಅಂತರದ ಅಗಲವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಈ ರೀತಿಯ ಘನವು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ವಾಹಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಅಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದನ್ನು ಅರೆವಾಹಕ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಅಂತರವು 5 ev ಅನ್ನು ಮೀರಿದರೆ, ಅದನ್ನು ಮೂಲತಃ ನಿಲ್ಲಿಸಬೇಕು. ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ದಾಟಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಇದು ಅವಾಹಕವಾಗಿದೆ. ಸಹಜವಾಗಿ, ಶಕ್ತಿಯು ಸಾಕಷ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದರೆ, 5 ev ಅಂತರವನ್ನು ಬಿಡಿ, 50 ev ಸಹ ಇನ್ನೂ ಚಲಿಸಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಗಾಳಿಯ ಮೂಲಕ ಒಡೆಯುತ್ತದೆ.
ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಬಹುತೇಕ ಆಕಾರವನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡಿದೆ. ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ವಾಹಕಗಳು, ಅವಾಹಕಗಳು ಮತ್ತು ಅರೆವಾಹಕಗಳ ನಡುವಿನ ಅಗತ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ವ್ಯವಸ್ಥಿತವಾಗಿ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪೂರ್ಣ ಮತ್ತು ಖಾಲಿ ಕಕ್ಷೆಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶೈಕ್ಷಣಿಕವಾಗಿ, ವೇಲೆನ್ಸ್ ಮತ್ತು ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಅಗಲವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.
