Создаем интерактивную модель, иллюстрирующую собственную проводимость полупроводников

Учебник пишется для ученика! И если даже вдруг заявит кто, что так нельзя изображать кристалл, увы, поверю я лишь им, своим ученикам...

Вы можете верить или не верить, но именно такой увидели структуру полупроводникового кристалла все десять испытуемых кружковцев, учеников различных классов и параллелей, получивших в качестве домашнего задания задачу: "Исследовать структуру полупроводниковых кристаллов по учебнику Н.М. Шахмаева и изобразить ее в виде анимации" (прим. всего их сорок, но остальные работали по другим учебникам, и об этом чуть позже)

Цель нашего урока не создать конечный продукт, а понять, с чего начинать и какими путями реализовывать задуманное. Для чистоты эксперимента мы возьмем в школьной библиотеке 4 учебника физики за 10 кл. разных авторов, и попробуем отработать 4 версии создания программного обеспечения по одной и той же теме.

Итак, давайте смоделируем полупроводник. Но не спешите выкладывать свои соображения сразу в компьютерный вариант, поскольку вас могут обвинить в делитанстве. Прежде всего надо собрать достаточный материал по задуманной теме, желательно, чтоб было некоторое количество картинок, поясняющих те или иные моменты, поскольку не все сказанное или написанное разными людьми воспринимается одинаково, пойди потом докажи, что ты не осел. Только собрав и изучив достаточно материала по нужной теме, можно приступать к построению модели.

Урок 1 (версия первая) создание мультимедийного сопровождения к уроку физики 10 класс по теме:
"Собственная проводимость полупроводников"
по учебнику Н.М. Шахмаева и др.

далее дословно по учебнику...

Структура полупроводниковых кристаллов

...Внешняя электронная оболочка атомов германия и кремния состоит из четырех электронов, вращающихся вокруг ядра. При образовании кристалла атомы настолько сближаются, что их внешние электронные оболочки взаимно перекрывают друг друга. Взаимодействие электронных оболочек приводит к тому, что валентные электроны соседних атомов становятся общими, двигаясь по орбитам, на каждой из которых может находится не более двух электронов. (рис 195, а)

Эти общие электроны и связывают между собой атомы германия или кремния, образуя так называемые ковалентные или парноэлектронные связи. Причем электроны, участвующие в осуществлении такой связи, принадлежат одновременно двум связанным между собой атомам...

Отступление от текста: Обратите внимание, нигде не говорится, что на рисунке представлена лишь упрощенная схема. Но что делать, попытаемся понять, что нам предстоит изобразить, для этого разбиваем "представленный рисунок кристалла" на отдельные составляющие части.

1. рисуем "лепесток" - два атома, связанные между собой орбитой (согласно приведенного в учебнике рисунка и описания)
2. помня, что на орбите может находится не более двух движущихся электронов, предполагаем, что они не могут двигаться навстречу друг другу, поэтому рисуем сначала один движущийся электрон, а затем, скопировав его, вставляем копию симметрично прообразу.

3. "лепесток" готов, теперь из него "строим цветок". Для этого копируем его и трижды вставляя, поворачиваем каждый раз на 90 градусов.
4. Остается придать немного интерактивности, для чего в первый кадр сцены вставляем команду stop() останавливающую произвольное проигрывание сцены и добавить кнопку, позволяющую ее запустить по нашему желанию.

Обратите внимание, что на схеме (простите, на рисунке) есть окружность прорисованная пунктиром. Что она из себя представляет и для чего была изображена, автором в описании не оговаривается, но раз уж она есть, давайте нарисуем и мы. Остается сделать последний штрих - внести поясняющую надпись.

далее дословно по учебнику...

Для наглядности атомную решетку германия или кремния изображают в виде плоской сетки, в которой каждый атом соединяется парноэлектронными связями с четырьмя ближайшими атомами, как показано на рисунке 195.б. Такая идеальная кристаллическая решетка возможна только при абсолютном нуле температуры.

Отступление от текста: Сильно сказано. Отсюда и задание на дом. Попробуйте анимировать, для наглядности, кристаллическую решетку германия или кремния при абсолютном нуле температуры, с возможностью хоть немного подогреть...

Здесь можно скачать исходники для самостоятельного изучения и последующего повторения или совершенствования. Пусть те, кто может сделать лучше, сделает лучше нас!

шаг 1 - скачать
шаг 2 - скачать
шаг 3 - скачать
шаг 4 - скачать

Публикация данного материала вовсе не означает, что мы безоговорочно разделяем точку зрения автора данного учебника.



пример 1_4 : продолжение темы : пример 1_6

  Рейтинг@Mail.ru

главная / модели / уроки / карта    
     
    Северобайкальск © 2005, ОМИТ, А Козлов