Зонная теория адамса: Что такое зонная система Адамса. Зачем она нужна и как ею успешно пользоваться

Что такое зонная система Адамса. Зачем она нужна и как ею успешно пользоваться

Задумывались ли вы, как некоторые фотографы умеют создавать образы, которые разительно отличаются от того, что можно увидеть глазами? Цифровая фотография позволяет с помощью компьютера так обработать изображения, чтобы они выглядели сюрреалистично. Многие цифровые фотокамеры обладают такими функциями, как широкий динамический диапазон (HDR), многократная экспозиция. Но в этой заметке будут рассматриваться не они, а более естественные технологии съемки.

Зонная система Адамса — это еще один необходимый инструмент в наборе навыков фотографа, и поэтому каждому, кто стремится заниматься фотографией не на дилетантском уровне, следует изучить как он работает, и как им правильно пользоваться.

Зонная система существует уже много десятилетий. Это метод определения оптимальной экспозиции пленки и параметров проявки снимка. Система была разработана в 1930-х годах для черно-белой пленки Анселем Адамсом и Фредом Арчером на основе сенситометрии, науке об измерении свойств светочувствительных материалов.

Первый тезис, который вы должны понимать, это как именно экспонометр фотокамеры «видит» окружающий мир. Проще говоря, он видит все в оттенках серого, все для него — мир тонов, бесцветный мир. Камера не может отличить деревья от людей, людей от снега и т.д.

Другой важный тезис состоит в том, что ваш экспонометр хочет сделать все средне-серым, обычно называемым 18% серым. Помните это!

Композиции, содержащие ограниченный диапазон средних тонов, не создают проблем для современных камер, особенно при фотографировании их в мягком, слабоконтрастном свете. Но такие изображения часто выглядят скучновато и их приходится дополнительно обрабатывать. Камеры не могут видеть так же, как человек. Это означает, что вы видите кадр, отличный от того, который запишет ваша камера.

Жесткий свет и контрастность всегда предполагают, что вам понадобится поработать с экспозицией до того, как вы сделаете фотографию.

Фотографировать черную кошку на черном ковре или белого кролика на снегу сложно. Ваш экспонометр «захочет» отобразить обе эти сцены как 18% серые, потому что это и есть то, для чего он запрограммирован. Ваша камера не знает, что ваш объект на самом деле должен быть черным, и не знает, что весь этот белый цвет в видоискателе на самом деле снег. Если оставить на шкале экспонометра 0, или Meter as Read (MAR), то ваша фотография черной кошки на черном ковре будет чрезмерно экспонирована, а фото белого кролика на белом снегу будет недостаточно экспонирована. Обе будут в средне-сером тоне. И тут вам понадобятся знания зонной системы.

Снято с нулевой компенсацией экспозиции. Черный кот серый или Зона V

Компенсация -2 ступени сделала так, что черный кот стал черным или Зона III

Любой освещенный объект зонная система Адамса разделяет на одиннадцать зон, которые обозначаются как 0 и далее римскими цифрами от I до X. Зона 0 – абсолютно черный , зона X – абсолютно белый, зона V – стандартный серый, отражательная способность которого 18%. Переход между зонами — одна ступень экспозиции (один «стоп»).

  • Зона 0: чистый черный, без деталей. Это было бы краем негативной пленки.
  • Зона I: почти чистый черный цвет с небольшой тональностью, но без деталей.
  • Зона II: это первая зона, где начинают проявляться детали; самая темная часть изображения, где записаны детали.
  • Зона III: умеренно темные тона.
  • Зона IV: пейзажные тени, темная листва.
  • Зона V: средне серая, на что указывает ваш экспонометр, 18%серая.
  • Зона VI: средний оттенок кожи человека.
  • Зона VII: очень светлая кожа человека; тени в снегу.
  • Зона VIII: самый легкий тон с текстурой.
  • Зона IX: слабый тон без текстуры (например, яркий снег).
  • Зона X: чистый белый без деталей. Это могут быть источники света или отражения источников света.

Экспонометр даст вам точные показания экспозиции кадра для средне серой области. Вот почему фотографы часто носят с собой небольшую карточку 18% серого цвета (зона V). Они могут считывать цвет с карточки в преобладающих условиях освещения и соответственно настраивать свою камеру.

При наличии в кадре широкого диапазона контрастности настройка экспозиции на средне серый часто приводит к плохим результатам. В таком случае лучше всего решить, какая именно часть изображения будет наиболее важна, и настроить экспонометр по ней. Предположим, вы фотографируете белое платье невесты, очень яркое и с фактурой. Оно по тону, согласно зонной схеме,  попадает в зону VII или VIII, поэтому тут надо получить компенсацию экспозиции в сторону ПЛЮСА на две или три ступени (разница между зоной V и тем, куда должен попасть ваш объект).

Снег, снятый при нулевой компенсации экспозиции. Серый цвет или зона V

Съемка +2 стопа. На белом просматриваются детали. Зона VII

В качестве эксперимента попробуйте сфотографировать лист белой бумаги. Сначала убедитесь, что компенсация экспозиции не добавлена ​​- ваш указатель экспонометра должен быть посередине, на 0. Сделайте снимок. Затем добавьте +2 стопа компенсации экспозиции. Это перенесет экспозицию в зону VII. Затем сделайте еще одну фотографию. Заметили разницу? Первое изображение должно быть очень близко к средне серому или зоне V, а последнее изображение должно быть ярко-белым, но все же отображать детали на бумаге.

При постановочных съемках портретов вне помещения можно снимать точечный замер экспозиции лица объекта. Такие же настройки можно использовать при фотографировании на черном или белом фоне, потому что количество света, отраженное от лица человека, в этих случаях одинаково.

Наряду с встроенным в фотокамеру экспонометром полезным является внешний экспонометр. Он тоже измеряет средне серый цвет, но имеет дополнительное преимущество: он читает свет, который падает на объект, а не отражается от него. В отличие от него экспонометр фотокамеры читает отраженный от объекта свет. Между падающим и отраженным светом существует большая разница — отраженный свет сильно зависит от тона: чем темнее ваш объект, тем меньше света будет отражаться от него, а чем ярче объект съемки, тем больше света будет отражаться. А падающий свет останется неизменным.

Однако будьте внимательны при использовании внешнего экспонометра. Вы с камерой можете быть в тени, а ваш объект — на солнце. Если бы вы читали падающий свет для своей позиции, вы бы получили показания для затененной области, а не для освещенного солнцем объекта.

Понимание зонной системы поможет вам сделать лучший выбор экспозиции в сложных ситуациях.

Вы должны практиковаться и накапливать свой собственный опыт. И результаты постепенно станут видны в фотографиях, которые вы получаете.

Теги:естественный свет, теория, экспозиция

Зонная теория Ансела Адамса для выбора и корректировки экспозиции

Для того, чтобы получить желаемое изображение, фотограф выбирает нужную точку съемки и подходящую оптику, выстраивает композицию снимка и устанавливает правильные параметры экспозиции. Контроль экспозиции очень важен, поскольку именно благодаря решению этой задачи обеспечивается оптимальное сочетание света и тени на фотографии. И хотя в сложных световых условиях фотограф может задействовать различные виды экспозамеров (матричный, точечный, центрально-взвешенный), встроенная автоматика цифровой камеры не всегда способна качественно определить экспозицию. Ведь фотоаппарат просто фиксирует окружающую реальность в меру своих технических возможностей и он не способен понять замысел фотографа.

Поэтому чтобы все-таки получить снимок с желаемым сочетанием света и тени, имеет смысл обратиться к теориям и приемам определения экспозиции, хорошо известным уже в течение нескольких десятилетий. В данной статье речь, в частности, пойдет о зонной теории Ансела Адамса.

Ансел Адамс – известный американский фотограф, прославившийся благодаря своим потрясающим черно-белым фотографиям американского Запада. Он также уделял внимание изучению теории и практическим приемам фотографии, о чем говорит хотя бы тот факт, что именно Адамс основал первый в США факультет искусства фотографии. Теоретические основы, так называемой, зонной системы экспонометрии в действительности были заложены еще в конце XIX столетия, когда было изучено влияние экспонирования и проявки на светочувствительные фотоматериалы.

Но Ансел Адамс вместе с Фредом Арчером  первыми начали применять принципы  зонной системы экспонометрии на практике в 40-е годы прошлого века. Зонная теория Адамса призвана упростить выбор экспозиции для сложных условий освещения.

Зонная система предполагает экспозамер отдельных участков кадра. Экспозиция же корректируется на основе представления самого фотографа о том, какой именно элемент сцены подвергается замеру. При определении экспозиции основная задача фотографа состоит в том, чтобы отобразить на фотографии светлые участки светлыми, а темные – темными ровно так, как они представляются ему самому в процессе визуализации, то есть представления конечного результата съемки.

Согласно теории Адамса, любой объект, который освещается светом, можно разбить на несколько зон – от самого яркого до самого темного. Переход от одной зоны к другой соответствует одной ступени экспозиции (изменению ее в два раза), и тона на пленке будут воспроизводиться пропорционально (если один тон воспроизведен верно, значит другие будут располагаться в соответствующем порядке относительно друг друга).

Таким образом, каждый шаг от одной зоны ксоседней будет соответствовать увеличению количества падающего света вдвое.

Эти отдельные зоны или ступени можно условно описать так:

Зона 0 (-5 EV)Абсолютно черный тон, характеризующийся очень глубокими тенями. Это практически не освещенные участки, например, проемы в темные помещения, фотографируемые из ярко освещенного пространства.
Зона (-4 EV)Самые темные тона, близкие к  черному. Присутствует глубокая тень без заметных деталей, но не совсем черная. Допустимы искажения цвета на цветной фотографии.
Зона II (-3EV)Появление первых признаков деталей в тенях. Например, черный мех, детали черной одежды или деревьев. Допустимо искажение цвета на цветной фотографии.
Зона III (-2EV)Не совсем черный тон: умеренно темные тона на одежде, волосах, коре деревьев. Это может быть темный хвойный лес или темная листва.
Зона IV (-1EV)Средняя по плотности тень при солнечном освещении в ясный день: нормальная листва; сильно загорелая  кожа, зеленая мокрая трава.
Зона (0 EV)Стандартный серый тон: тень в солнечный день при легкой дымке; нормальный загар или слегка потемневшая кожа; зеленая трава в сухую погоду.
Зона VI (+1 EV)Светлая незагорелая кожа; чистое синее небо; строения из белого кирпича; газетный лист с текстом.
Зона VII (+2 EV)Светло-серые, серебристые, бледно-желтые, зеленые, кремовые тона: последние признаки цвета («белесость») на цветной пленке;   машинописная страница на белой бумаге.
Зона VIII (+3 EV)Белый тон с деталями и фактурой. Снег с фактурой.
Зона IX (+4 EV)Белый тон с минимумом деталей или фактурой. Сияющий снег.
Зона (+5 EV)Совершенно белый тон без деталей, солнечные блики.

Прежде чем сделать кадр, фотограф должен определиться с тем, что именно он хочет сфотографировать и какой тон необходимо показать на снимке. Тут главное выбрать наиболее важный для воспроизведения тон. Остальные же тона в обе стороны от основного будут также правильно воспроизведены в пределах диапазона передаваемых фотографическим материалом яркостей.

Экспонометр, встроенный в фотокамеру, всегда калибруется таким образом, что считает фотографируемый объект средне-серым (18% серый), то есть соответствующим V зоне. Что это дает на практике? Это означает, что наша главная задача состоит в том, чтобы правильно выбрать этот средне-серый, который будет соответствовать яркости 18-процентного отраженного света.

Сделать это можно, например, по тыльной стороне ладони, если она имеет легкий загар, либо по специальной серой карте, которая имеет 18-процентную отражательную способность. При этом та величина экспозиции, которую мы получим при наведении экспонометра камеры на объект из V-й зоны (тыльную сторону ладони), и будет являться правильной экспозицией для данной сцены.

Кстати, это именно та экспозиция, которая задействуется всеми камерами в автоматическом режиме Р. В этом режиме встроенная автоматика фотоаппарата определяет среднюю яркость всей сцены как яркость средне-серого из V зоны.Если мы правильно установили экспозицию по средне-серому, то на светочувствительной пленке отобразятся все градации серого от средне-серого до черного и в другую сторону – от средне-серого до белого. То есть получиться по нескольку стопов яркости в каждую сторону.

Зонная система отлично зарекомендовала себя при работе с черно-белой листовой фотопленкой, цветной и черно-белой рулонной пленкой, а также с негативами и диапозитивами. Но применима ли она к современной цифровой фотографии? Тут существует одно важное отличие между матрицей цифрового фотоаппарата и пленкой. Матрица характеризуется определенной линейностью – чем больше фотонов света попадет на чувствительный сенсор, тем больше электрического заряда накопится в его ячейках. Однако такое накопление заряда не может происходить вечно, то есть рано или поздно возникает момент насыщения и пробоя.

Применительно к зонной теории Адамса это означает, что здесь существует ограничение в сторону увеличения  экспозиции. По мере роста освещенности матрица цифрового фотоаппарата постепенно входит в состояние насыщения, когда начинаются проблемы: сенсор будет способен осилить яркость только до VII – VIII  зоны, все же, что в данной сцене ярче этих зон, будет воспроизведено им на фотоизображении как абсолютно белое.

Получается, что относительно средне-серой точки, по которой мы выставляем экспозицию, отклонения  яркости сильно освещенных участков снимаемой сцены не могут достигать величины большей, чем в 2 – 2,5 стопа. Ярким свидетельством этого являются цифровые снимки с проваленным, полностью белым небом.

Поэтому чтобы все-таки правильно установить экспозицию при работе с цифровой техникой  нам нужно будет искусственно занизить экспозицию всего кадра – мы назначим средне-серым объектом тот, который в реальности принадлежит не V зоне, а соответствует зоне повыше. В результате, снимок у нас может получиться чуть темнее, чем нужно, но его впоследствии легко можно будет подправить в редакторе с помощью уровней и кривых. Зато мы застрахуем себя от появления на фотографиях совершенно невосстановимой засветки в ярко-освещенных деталях сцены.

Правда, уменьшением экспозиции не стоит слишком увлекаться, поскольку это повлечет за собой потерю информации о цветах и, ко всему прочему, мы лишимся отдельных деталей в тенях. Таким образом, цифровая фототехника требует определенной дополнительной корректировки экспозиции, если мы придерживаемся классической зонной теории Адамса.

Конечно, совсем не обязательно принимать в расчет зонную теорию Адамса каждый раз, когда Вы готовитесь нажать на кнопку спуска. В большинстве случаев встроенная автоматика камеры хорошо справляется со своей работой. Однако при съемке сложно освещенных объектов (например, белый цветок на темном фоне, освещаемый лучами заходящего солнца),  будет очень полезно вспомнить о принципах зонной теории и установке экспозиции по средне-серому. В таких ситуациях Вам дополнительно поможет экран с гистограммой сделанного пробного кадра.

 Источник: Фотокомок.ру – тесты и обзоры фотоаппаратов (при цитировании или копировании активная ссылка обязательна)

Теория большого взрыва и Дуглас Адамс о путешествиях во времени, глаголах и грамматике

Шелдон и Ховард изображают времена на доске.

Кадр из Теория большого взрыва, Эпизод 164

В недавнем эпизоде ​​ Теория большого взрыва Шелдон, Леонард, Радж и Ховард смотрят Назад в будущее, часть II и обсуждают подходящее время, когда говорят о чем-то, что произошло в альтернативной временной шкале прошлого. Вот сцена с расшифровкой через Харрисона Тран.

Говард: Подожди, подожди. Пауза.

[музыка останавливается]

com/_components/slate-paragraph/instances/cq-article-0d07f5f1c3fde6fe5f92ee8e6f65d05d-component-5@published»> Говард: Что-то непонятно. Смотреть. В 2015 году Бифф крадет спортивный альманах и переносит машину времени в 1955 год, чтобы отдать ее себе в молодости. Но как только он сделает это, он изменит будущее, поэтому 2015 год, в который он вернется, будет другим 2015 годом. Не тем 2015 годом, в котором были Марти и Док. Смотреть. Если будущий Бифф вернется в 2015 год сразу после того, как даст молодому Биффу Альманах, он может вернуться в 2015 год с Марти и Доком. Потому что только в его 21 -й день рождения, когда в 1955 году Бифф сделал свою первую ставку.

Шелдон: Но эй, эй. Правильно ли поставить ?

Леонард: Что ты имеешь в виду?

com/_components/slate-paragraph/instances/cq-article-0d07f5f1c3fde6fe5f92ee8e6f65d05d-component-9@published»> Шелдон: помещается в правильное время для того, что должно было произойти в будущем в прошлом, на которое повлияло что-то из будущего?

Леонард: [думает] Хад будет поместить ?

Шелдон: Это мой мальчик.

Леонард: Хорошо. Итак, только в его 21 -й день рождения , который был у Биффа , сделает свою первую ставку и заработает свои миллионы. Именно тогда он меняет временную шкалу.

Шелдон: Но он не поставил .

Говард: Что?

Шелдон: В отличие от Машина времени в джакузи , это не может быть проще. [смеется] Когда Бифф получает Альманах в 1955 году, альтернативное будущее, которое он создает, отличается от того, в котором Марти и Док Браун когда-либо использовали машину времени для путешествия в 2015 год. машина времени.

Леонард: Подожди, подожди, подожди. Правильно ли принес ?

Шелдон: [думает] Марти и Док никогда не приносили ?

Леонард: Не знаю, ты сделал это со мной.

Шелдон: Я согласен. Марти и Док никогда не перенесли машину времени в 2015 год. Это означает, что Бифф 2015 года также не мог перенести Альманах в Бифф 1955 года. Следовательно, временная шкала, в которой Бифф получает Альманах в 1955 году, является также временной шкалой, в которой 1955 Бифф никогда не получает Альманах и не просто никогда не получает: никогда не получал, никогда не получал, никогда не имел не имеет.

Радж: Он прав.

Так что, конечно, все это просто хороший предлог, чтобы объединить два вида гиков: научную фантастику и грамматику: Насколько реалистично это время назад в будущее? Основной способ, с помощью которого Шелдон и Леонард искажают синтаксис глагольного времени, заключается в том, чтобы позволить вспомогательному иметь возможность принимать дополнения, которых нет в монолинейном стандартном английском языке. Во-первых, они ставят его с модальным числом 9.0003 станет , когда модальные вспомогательные глаголы всегда будут первыми в ряду вспомогательных глаголов, даже в диковинных цепочках, таких как будет съеден. Во-вторых, они положили его с собой, в принесли , а в — нет .

Другой тип вспомогательной комбинации, которую мы не встречаем в стандартном английском языке с монолинейным временем, — это прошедшее время (или причастие прошедшего времени). В нашем английском модальные глаголы всегда имеют базовую форму ( есть ), а не форма прошедшего времени.

Наконец, есть комбинация отрицательного сокращения нет с будет в будет не размещено . В нашем английском языке сокращение должно стоять в первом вспомогательном глаголе: не будет помещать .

Но не обращайте внимания на кажущиеся синтаксические нарушения. В мире с путешествиями во времени язык должен будет развиваться. Мой вопрос заключался в том, согласуются ли новые синтаксические правила Шелдона и Леонарда для этих времен семантически друг с другом. Короче говоря, это не так.

Основная ситуация, которую обсуждают Шелдон и Леонард, — это время события (молодой Бифф делает ставку), которое происходит позже контрольного времени (когда молодой Бифф получает Альманах), но до момента высказывания (2014, в Шелдоне и Леонарде). квартира). Обычно такая ситуация требует так называемого «будущего в прошлом»: Бифф сделает свою ставку чуть позже .

Сложность заключается в том, что время события и время высказывания теперь находятся на разных временных шкалах. Однако даже для этой ситуации в обычном английском языке есть подходящий вариант: совершенный вариант этого будущего в прошедшем: бы поместить. Но есть еще одна сложность: мы говорим о событии, которое не только не произошло в нашей собственной временной шкале, но и произошло в альтернативной временной шкале. Так как же Шелдон и Леонард предлагают обозначить такое событие? Они используют форму прошедшего времени имело , за которым следовало нормальное будущее совершенное время ( имело ), чтобы получить имело было . Назовем это временем «альтернативное будущее в прошлом». Это время также помещает свои отрицательные сокращения в другое место, как отмечалось ранее: имело бы не поместилось.

Однако Шелдон и Леонард не следуют этим правилам в следующий раз, когда они обсуждают событие, которое происходит позже контрольного времени, но до момента высказывания, в альтернативной временной шкале: путешествие Дока и Марти на машине времени. По правилам, созданным до сих пор, это будет никогда не принесет (или, если они хотели использовать отрицательное сокращение, не принесет ), но вместо этого они идут к сложению форм вместо , что приводит к кульминационной строке Шелдона никогда не было, никогда не было, никогда не было. Это эллиптические формы, которые, как я предполагаю, закончились бы , получив , если бы они были полностью произнесены.

Все еще забавно, но было бы смешнее, если бы эти времена оказались совместимыми друг с другом, даже после того, как я в них потыкал.

Проблема грамматики, связанная с путешествиями во времени, также была исследована в 1980 году Дугласом Адамсом в книге «Ресторан на краю Вселенной» . Мне захотелось посмотреть, что он написал, и я надеялся сравнить его времена со временами Шелдона и Леонарда. Соответствующая часть начинается в начале Главы 15:

Одна из основных проблем, возникающих в путешествии во времени, заключается не в том, чтобы случайно стать собственным отцом или матерью. Нет такой проблемы, связанной с тем, чтобы стать своим собственным отцом или матерью, с которой не смогла бы справиться широкая и уравновешенная семья. Нет никаких проблем с изменением хода истории — ход истории не меняется, потому что все складывается, как мозаика. Все важные изменения произошли до того, что они должны были изменить, и в конце концов все уладится само собой.

Прочитав первый абзац выше, я был взволнован, заметив, что Адамс придерживается мнения о путешествиях во времени, в котором вы не можете изменить временные рамки, в отличие от сценария «Назад в будущее », в котором вы можете это сделать. Будут ли эти различные предположения отражены в гипотетических грамматиках?

К сожалению, нет. Хотя Адамс воображает больше видов запутанных темпоральных ситуаций, чем обсуждают Шелдон и Леонард, он никогда не утруждает себя созданием новых времен глаголов. Вместо этого он предпочитает предоставить их воображению читателей, используя при этом забавный грамматический жаргон для их названий. Продолжение с начала главы 15:

Основная проблема связана просто с грамматикой, и основная работа, с которой можно ознакомиться в этом вопросе, — это «Справочник путешественника во времени 1001 временной формы» доктора Дэна Стритментионера. Например, он расскажет вам, как описать то, что должно было произойти с вами в прошлом, прежде чем вы избежали этого, прыгнув во времени на два дня вперед, чтобы этого избежать. Событие будет описываться по-разному в зависимости от того, говорите ли вы о нем с точки зрения вашего собственного естественного времени, из времени более отдаленного будущего или времени далекого прошлого, и еще больше осложняется возможностью вести разговоры, пока вы на самом деле путешествуют из одного времени в другое с намерением стать вашей собственной матерью или отцом.

Большинство читателей доходят до Будущего Полуусловно Модифицированного Субинвертированного Плагального Прошедшего Сослагательного наклонения Намеренного, прежде чем сдаться; и фактически в более поздних изданиях книги все страницы после этого места оставлены пустыми, чтобы сэкономить на печати.

Эти два примера — единственные известные мне фрагменты поп-культуры, в которых специально обсуждаются новые времена глаголов для описания путешествий во времени, хотя коллизии между путешествиями во времени и разговорами о времени относительно обычны в жанре путешествий во времени: времена путешествий во времени имеют свои особенности. собственная страница на TV Tropes.

К счастью, у литературного описания уже есть простое решение, по крайней мере, для проблемы Шелдона и Леонарда: даже без путешествий во времени, когда вы прекращаете читать или смотреть историю, все события в ней происходят, происходили и будут продолжают иметь место. Ромео и Джульетта уже влюбились? Это бессмысленный вопрос: они просто делают это в Акте 1, Сцене 5. Так что это устоявшаяся традиция, что мы говорим о литературных произведениях в вечном настоящем: Пока мы вне событий в Назад в будущее , мы можем просто сказать, что Бифф получает альманах, делает ставку, он путешествует во времени. С другой стороны, как Бифф должен говорить об этом, это то, что еще не выяснено.

Версия этого поста появилась на сайте Literal Minded.

Подписывайтесь на @lexiconvalley в Twitter и Facebook.

  • Язык
  • Лексикон Вэлли
  • Научная фантастика

теория зон | Определение, объяснение и факты

Связанные темы:
запрещенная зона Уровень Ферми зона проводимости валентная зона электрическая проводимость

См. весь соответствующий контент →

зонная теория , в физике твердого тела, теоретическая модель, описывающая состояния электронов в твердых материалах, которые могут иметь значения энергии только в определенных определенных диапазонах. Поведение электрона в твердом теле (и, следовательно, его энергия) связано с поведением всех других частиц вокруг него. Это прямо противоположно поведению электрона в свободном пространстве, где он может иметь любую заданную энергию. Диапазоны разрешенных энергий электронов в твердом теле называются разрешенными зонами. Определенные диапазоны энергий между двумя такими разрешенными зонами называются запрещенными зонами, т. Е. Электроны в твердом теле могут не обладать этими энергиями. Зонная теория объясняет многие электрические и тепловые свойства твердых тел и составляет основу технологии твердотельной электроники.

Диапазон энергий, допустимых в твердом теле, связан с дискретными разрешенными энергиями — энергетическими уровнями — одиночных изолированных атомов. Когда атомы собираются вместе, чтобы сформировать твердое тело, эти дискретные энергетические уровни возмущаются из-за квантово-механических эффектов, и множество электронов в наборе отдельных атомов занимают полосу уровней в твердом теле, называемую валентной зоной. Пустые состояния в каждом отдельном атоме также расширяются в полосу уровней, которая обычно пуста, называемую зоной проводимости. Подобно тому, как электроны на одном энергетическом уровне в отдельном атоме могут переходить на другой пустой энергетический уровень, так и электроны в твердом теле могут переходить с одного энергетического уровня в данной зоне на другой в той же или в другой зоне, часто пересекая промежуточную щель. запретных энергий. Исследования таких изменений энергии в твердых телах, взаимодействующих с фотонами света, энергичными электронами, рентгеновскими лучами и т.п., подтверждают общую справедливость зонной теории и дают подробные сведения о разрешенных и запрещенных энергиях.

Различные диапазоны разрешенных и запрещенных зон встречаются в чистых элементах, сплавах и соединениях. Обычно описывают три отдельные группы: металлы, изоляторы и полупроводники. В металлах запрещенные зоны не возникают в области энергий наиболее энергичных (крайних) электронов. Соответственно, металлы являются хорошими проводниками электричества. Изоляторы имеют широкие запрещенные энергетические щели, которые может пересечь только электрон с энергией в несколько электрон-вольт.

Зонная теория адамса: Что такое зонная система Адамса. Зачем она нужна и как ею успешно пользоваться

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Пролистать наверх