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15 关系: 半导体，同位素，亨利·莫塞莱，光电效应，电子，电池，熱電效應，钚，链反应，锔，核反应堆，氚，斯特林发动机，放射性，放射性同位素熱電機。
半导体
半导体（Semiconductor）是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。 材料的导电性是由导带中含有的电子数量决定。当电子从价带获得能量而跳跃至导电带时，电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的能隙非常小，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电，而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至导电带，所以无法导电。 一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。 半导体通过电子传导或電洞傳导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似，即在电场作用下高度电离的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。電洞导电则是指在正离子化的材料中，原子核外由于电子缺失形成的“空穴”，在电场作用下，空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流（一般称为正电流）。 材料中载流子（carrier）的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”（IIIA、VA族元素）来控制。如果我們在純矽中摻雜（doping）少許的砷或磷（最外層有5個電子），就會多出1個自由電子，這樣就形成N型半導體；如果我們在純矽中摻入少許的硼（最外層有3個電子），就反而少了1個電子，而形成一個電洞（hole），這樣就形成P型半導體（少了1個帶負電荷的原子，可視為多了1個正電荷）。.
同位素
同位素（Isotope）是某種特定化學元素之下的不同種類，同一種元素下的所有同位素都具有相同原子序數，質子數目相同，但中子數目卻不同。這些同位素在化學元素週期表中佔有同一個位置，因此得名。 例如氫元素中氘和氚，它們原子核中都有1個質子，但是它們的原子核中分別有0個中子、1個中子及2個中子，所以它們互為同位素。.
亨利·莫塞莱
亨利·格溫·傑弗里·莫塞莱（Henry Gwyn Jeffreys Moseley，），英国物理学家和化学家。莫塞莱对物理学和化学做出的最重大的贡献就是打破先前物理学理论的成见，发现了原子序数这一概念。莫塞莱定律通过对元素周期表中的元素的正确排列，修正了化学中的众多基础概念。 当玻尔为重构氢原子结构而创立了玻尔模型的同时，莫塞莱定律也首次通过实验验证了该模型，极大地推动了物理学的发展。这一理论完善了欧内斯特·卢瑟福和安东尼斯·范登布勒克的模型，后者设想元素周期表中的元素序数等于原子核中的有效核电荷数量。至今为止，莫塞莱定律仍得到物理学界的普遍认可。 第一次世界大战爆发后，莫塞莱毅然离开了牛津大学的研究室，成为英军的皇家工兵的一名志愿兵。1915年4月，他作为负责电话通讯的军官，受命前往土耳其的加里波利半岛。同年8月10日，他在加里波利之战中被敌军开枪击中死亡，年仅27岁。当时多位人士都感慨，如果莫塞莱能够幸存到1916年，他将极有可能获得诺贝尔物理学奖。.
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光电效应
光电效应（Photoelectric Effect）是指光束照射物体时會使其發射出電子的物理效應。發射出來的電子稱為「光電子」。 1887年，德國物理學者海因里希·赫茲發現，紫外線照射到金屬電極上，可以幫助產生電火花。(On an effect of ultra-violet light upon the electric discharge)1905年，阿爾伯特·愛因斯坦發表論文《关于光产生和转变的一个启发性观点》，給出了光電效應實驗數據的理论解釋。愛因斯坦主張，光的能量并非均匀分布，而是負載於離散的光量子（光子），而這光子的能量和其所組成的光的頻率有關。這个突破性的理論不但能够解释光电效应，也推动了量子力學的诞生。由於「他對理論物理學的成就，特別是光電效應定律的發現」，愛因斯坦獲頒1921年諾貝爾物理學獎。 在研究光電效應的过程中，物理學者对光子的量子性質有了更加深入的了解，这對波粒二象性概念的提出有重大影響。除了光電效應以外，在其它現象裏，光子束也會影響電子的運動，包括光電導效應、光伏效應、光電化學效應（photoelectrochemical effect）。 根據波粒二象性，光電效應也可以用波動概念來分析，完全不需用到光子概念。威利斯·蘭姆與馬蘭·斯考立（Marlan Scully）於1969年使用半經典方法證明光電效應，這方法將電子的行為量子化，又將光視為純粹經典電磁波，完全不考慮光是由光子組成的概念。.
电子
电子（electron）是一种带有负电的次原子粒子，通常标记为 e^- \,\!。電子屬於轻子类，以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一，无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋，是一种费米子。因此，根據泡利不相容原理，任何兩個電子都不能處於同樣的狀態。电子的反粒子是正电子（又称正子），其质量、自旋、帶电量大小都与电子相同，但是电量正負性与电子相反。電子與正子會因碰撞而互相湮滅，在這過程中，生成一對以上的光子。 由电子與中子、质子所组成的原子，是物质的基本单位。相对于中子和质子所組成的原子核，电子的质量显得极小。质子的质量大约是电子质量的1836倍。当原子的电子数与质子数不等时，原子会带电；称該帶電原子为离子。当原子得到额外的电子时，它带有负电，叫阴离子，失去电子时，它带有正电，叫阳离子。若物体带有的电子多于或少于原子核的电量，导致正负电量不平衡时，称该物体带静电。当正负电量平衡时，称物体的电性为电中性。靜電在日常生活中有很多用途，例如，靜電油漆系統能夠將或聚氨酯漆，均勻地噴灑於物品表面。 電子與質子之間的吸引性庫侖力，使得電子被束縛於原子，稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子，會交換或分享它們的束縛電子，這是化學鍵的主要成因。当电子脱离原子核的束缚，能够自由移动时，則改稱此電子为自由电子。许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在許多物理現象裏，像電傳導、磁性或熱傳導，電子都扮演了機要的角色。移動的電子會產生磁場，也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會發射電磁輻射。 根據大爆炸理論，宇宙現存的電子大部份都是生成於大爆炸事件。但也有一小部份是因為放射性物質的β衰變或高能量碰撞而生成的。例如，當宇宙線進入大氣層時遇到的碰撞。在另一方面，許多電子會因為與正子相碰撞而互相湮滅，或者，會在恆星內部製造新原子核的恆星核合成過程中被吸收。 在實驗室裏，精密的尖端儀器，像四極離子阱，可以長時間局限電子，以供觀察和測量。大型托卡馬克設施，像国际热核聚变实验反应堆，藉著局限電子和離子電漿，來實現受控核融合。無線電望遠鏡可以用來偵測外太空的電子電漿。 電子被广泛應用于電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等领域。.
电池
电池，一般狹義上的定義是將本身儲存的化學能轉成電能的裝置，廣義的定義為將預先儲存起的能量轉化為可供外用電能的裝置。因此，像太陽能電池只有轉化而無儲存功能的裝置不算是電池。其他名稱有電瓶、電芯，而中文池及瓶也有儲存作用之意。 英文中，單一個電池結構叫做「Cell」（單電池），內部有多個Cell並連或串連的結構叫做「Battery Cell」（電池組）。市售一般乾電池其實構造上是「Cell」但英文上習慣稱「Battery」，汽車用鉛酸電池與方形9V電池則是真正的「Battery」。.
熱電效應
热电效应（Thermoelectric effect）是一個由温差产生电压的直接转换，且反之亦然。简单的放置一个热电装置，当他们的两端有温差时会产生一个电压，而当一个电压施加于其上，他也会产生一个温差。这个效应可以用来产生电能、测量温度，冷却或加热物体。因为这个加热或制冷的方向决定于施加的电压，热电装置让温度控制变得非常容易。 一般来说，热电效应这个术语包含了三个分别经定义过的效应，赛贝克效应（Seebeck effect，由Thomas Johann Seebeck发现 。）、帕尔帖效应（Peltier effect，由Jean-Charles Peltier发现。），与汤姆森效应（Thomson effect，由威廉·汤姆孙发现）。在很多教科书上，热电效应也被称为帕尔帖-塞贝克效应（Peltier–Seebeck effect）。它同时由法国物理学家讓·查爾斯·佩爾蒂（Jean Charles Athanase Peltier）与爱沙尼亚裔德國物理学家 （Thomas Johann Seebeck）分別独立发现。 还有一个术语叫焦耳加热，也就是說當一个电压通过一个阻抗物质上，即會產生熱，它是多少有关系的，尽管它不是一个普通的热电效应术语（由於热电裝置的非理想性，它通常被視為一個產生損耗的機制）。帕尔帖-塞贝克效应与汤姆孙效应是可逆的，但是焦耳加热不可逆。.
钚
鈽（Plutonium，--）是原子序数94、元素符號為Pu的放射性超鈾元素。它屬於錒系金屬，外表呈銀白色，接觸空氣後容易腐蝕、氧化，在表面生成無光澤的二氧化鈽。鈽有六种同素異形體和四種氧化態，易和碳、鹵素、氮、矽起化學反應。鈽暴露在潮濕的空氣中時會產生氧化物和氫化物，其體積最大可膨脹70%，屑狀的钚能自燃。它也是一种放射性毒物，会於骨髓中富集。因此，操作、處理鈽元素具有一定的危險性。 鈽是天然存在於自然界中質量最重的原子。它最穩定的同位素是鈽-244，半衰期約為八千萬年，足夠使鈽以微量存在於自然環境中。 鈽最重要的同位素是鈽-239，半衰期為2.41萬年，常被用來製造核子武器。鈽-239和鈽-241都易于裂變，即它們的原子核可以在慢速熱中子撞擊下產生核分裂，釋出能量、伽馬射線以及中子輻射，從而形成核連鎖反應，並應用在核武器與核反應爐上。 鈽-238的半衰期為88年，並放出α粒子。它是放射性同位素熱電機的熱量來源，常用於驅動太空船。 鈽-240自發裂變的比率很高，容易造成中子通量激增，因而影響了鈽作為核武及反應器燃料的適用性。 分離鈽同位素的過程成本極高又耗時費力，因此鈽的特定同位素時幾乎都是以特殊反應合成。 1940年，格倫·西奧多·西博格和埃德溫·麥克米倫首度在柏克萊加州大學實驗室，以氘撞擊鈾-238而合成鈽元素。麥克米倫將這個新元素取名Pluto（意為冥王星），西博格便開玩笑提議定其元素符號為Pu（音類似英語中表嫌惡時的口語「pew」）。科學家隨後在自然界中發現了微量的鈽。二次大戰時曼哈頓計劃則首度將製造微量鈽元素列為主要任務之一，曼哈頓計劃後來成功研製出第一個原子彈。1945年7月的第一次核試驗「三一试验」，以及第二次、投於長崎市的「胖子原子彈」，都使用了鈽製作內核部分。關於鈽元素的人體輻射實驗研究並在未經受試者同意之下進行，二次大戰期間及戰後都有數次核試驗相關意外，其中有的甚至造成傷亡。核能發電廠核廢料的清除，以及冷戰期間所打造的核武建設在核武裁減後的廢用，都延伸出日後核武擴散以及環境等問題。非陸上核試驗也會釋出殘餘的原子塵，現已依《部分禁止核試驗條約》明令禁止。.
链反应
链反应（或連鎖反應、鏈式反應，Chain reaction）是指反应的产物或副产物又可作为其他反应的原料，从而使反应反复发生。在化学中，链反应通常指光、热、辐射或引发剂作用下，反应中交替产生活性中间体（如自由原子或自由基），从而使得反应一直进行下去。它是由基元反应组合成的更加复杂的复合反应。 以\rm H_2+Cl_2 \rightarrow 2HCl 这个反应为例，反应中产生的Cl·可以与H2反应生成H·，而H·又可与Cl2反应生成Cl·，如此往复进行，使反应一直延续下去。 产生活性中间体的过程称为链引发，活性中间体与反应物分子反复作用生成产物的过程称为链增长或链传递，活性中间体最后湮灭的过程称为链终止。一个活性中间体只能产生一个新的活性中间体的反应称为直链反应，可以产生两个或多个新的活性中间体的反应称为支链反应。（注意与有机化学中的定义相区别！） 单质化合生成氯化氢以及大多数的聚合反应都是直链反应。.
锔
鋦（Curium）是一種放射性超鈾元素，符號為Cm，原子序為96，屬於錒系元素，以研究放射性的科學家瑪莉·居禮（Marie Curie）和其丈夫皮埃爾·居禮命名。伯克利加州大學的格倫·西奧多·西博格等人在1944年7月首次專門合成鋦元素。發現起初被列為機密，到1945年11月才公佈於世。大部分的鋦是在核反應爐中通過對鈾或鈈進行中子撞擊產生的。每噸用盡的核燃料中含有大約20克鋦。 鋦是一種銀白色的堅硬高密度金屬，熔點和沸點是錒系元素中較高的。鋦在標準溫度和壓力下具順磁性，並在冷卻後變為反鐵磁性；許多鋦化合物也具有磁性的轉變。鋦在化合物中的氧化態通常為+3和+4，而在溶液中主要呈+3態。鋦很容易被氧化，而形成的氧化物是鋦最常見的形態。鋦可以和各種有機化合物形成螢光配合物，但不出現在任何細菌或古菌中。當攝入人體之後，鋦會累積在骨骼、肺部和肝臟中，並可致癌。 鋦的所有已知同位素都具有放射性，並具有較小的臨界質量（維持核連鎖反應所需的最低質量）。這些同位素主要放射α粒子，輻射釋放的熱量可以在放射性同位素熱電機中用來產生電力。然而由於量的稀少，以及製造費用的昂貴，鋦難以用來發電。鋦被用於製造更重的錒系元素，及在心律調節器中作為能源的238Pu放射性同位素。它也作為α粒子射源，被用在α粒子X射線光譜儀中。許多火星探測任務都使用該光譜儀來分析火星表面岩石的結構和成份，羅塞塔號的菲萊登陸器（Philae Lander）也用它來探測楚留莫夫－格拉希門克彗星的表面。.
核反应堆
核反应堆（nuclear reactor）是一种启动、控制并维持核裂变或核聚變链式反应的装置。相对于核武爆炸瞬间所发生的失控链式反应，在反应堆之中，核变的速率可以得到精确的控制，其能量能够以较慢的速度向外释放，供人们利用。 核反应堆有许多用途，当前最重要的用途是产生热能，用以代替其他燃料加热水，产生蒸汽发电或驱动航空母舰等设施运转。一些反应堆被用来生产为医疗和工业用途的同位素，或用于生产武器级钚。一些反应堆运行仅用于研究。当前全部商业核反应堆都是基于核裂变的。今天，在世界各地的大约30个国家里有被用于发电的大约450个核反应堆。.
氚
氚（法語，德語，英語，荷蘭語: Tritium；符号：T或3H），注音：ㄔㄨㄢ；拼音：chuān(1)；客家話：con1。亦稱超重氫，是氫的同位素之一，元素符號為T或3H。它的原子核由一顆質子和兩顆中子所組成，並帶有放射性，會發生β衰變，放出電子變成氦-3，其半衰期為12.43年。 由於氚的β衰變只會放出高速移動的電子，不會穿透人體，因此只有大量吸入氚才會對人體有害。 在地球的自然界中，相比一般的氫氣，氚的含量極少。氚的產生是當宇宙射線所帶的高能量中子撞擊氘核，其氘核與中子結合為氚核。 氚与氘之用途類同，都是制造氢弹的原料。另外氚還可做為不需電源、有自發光能力，供暗處識別用的氚管。 氚的半衰期只有12.43年，每過12.43年就要減少一半，所以地球誕生之初存在的氚早已衰變得無影無蹤了。自然界中的氚，是宇宙射線的產物，只有幾千克，物稀為貴，所以大部分是人工合成。.
斯特林发动机
斯特林发动机（Stirling Engine）又名熱空氣引擎，一种闭循环活塞式热机。闭循环的意思是膨胀和压缩介质一直保存在气缸内，而开循环，如内燃机需要与大气交换气体。斯特林发动机一般被归为外燃机。.
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放射性
放射性或輻射性是指元素從不稳定的原子核自发地放出射线，（如α射线、β射线、γ射线等）而衰变形成穩定的元素而停止放射（衰变产物），這種現象稱為放射性。衰变时放出的能量称为衰变能量。原子序數在83（鉍）或以上的元素都具有放射性，但某些原子序數小于83的元素（如锝）也具有放射性。而有趣的是，從原子序84開始一直到鉳元素有以下特性：原子序是偶數的，半衰期都比相邻的长。这是由於原子序数为偶數的元素的原子核含有適當數量的質子和中子，能够形成有利的配置結構。〈即魔數〉 對單一原子來說，放射性衰变依照量子力學是隨機過程，無法預測特定一個原子是否會衰变。不過原子衰变的機率不會隨著原子存在的時間長短而改變。對大量的原子而言，可以用量測衰變常數計算衰變速率及半衰期。其半衰期沒有已知的時間上下限，範圍可以到55個數量級，短至幾乎瞬間，長至久於宇宙年齡。 有許多種不同的放射性衰变。衰变或是能量的減少都會使有某種原子核的原子（父放射核素）轉變為有另一種原子核的原子，或是其中子或質子的數量不同，稱為子體核素。在一些衰变中，父放射核素和子體核素是不同的化學元素，因此衰变後產生了新的元素，這稱為核嬗变。 最早發現的衰变是α衰變、β衰變、γ衰變。α衰變是原子核放出α粒子（氦原子核），是最常見釋放核子的衰變，不過原子核偶爾也會釋放質子，或者釋放其他特殊的核子（稱為）。β衰變是原子核釋放電子（或正子）及反微中子，會將質子轉變為中子（或是將中子轉變為質子） 。核子也可能捕獲軌道上的電子，使質子轉變為中子，這為電子捕獲，上述的衰变都屬於核嬗变。 相反的，也有一些核衰变不會產生新的元素，受激態原子核的能量以伽馬射線的方式釋出，稱為伽馬衰变，或是將激发态原子核将能量转移至轨道电子上，轨道电子再脱离原子，稱為。若是核子中有大量高度受激的中子，有時會以中子發射的方式釋放能量。另外一種核衰变是將原來的原子核變為二個或多個較小的原子核，稱為自發性的核分裂，出現在大量的不穩定核子自發性的衰变時，一般也會釋放伽馬射線、中子或是其他粒子。 著名的例子像是鈾和釷，但也包括在自然界中，半衰期長的同位素，例如钾-40。例如15種是半衰期短的同位素，像鐳及氡，是由衰變後的產物，也有因為而產生的，像碳-14就是由宇宙射線撞擊氮-14而產生。放射性同位素也可能是因為粒子加速器或核反應爐而人工合成，其中有650種的半衰期超過一小時，有數千種的半衰期更短。.
放射性同位素熱電機
卡西尼-惠更斯號上的RTG。 放射性同位素熱電機（Radioisotope Thermoelectric Generator，縮寫RTG、RITEG）是一種利用放射性衰變獲得能量的發電機。 此裝置利用熱電偶陣列（應用了西貝克效應）接收了一些合適的放射性物質在衰變時所放出熱量再將其轉成電能。 此熱電機也可被視為一種電池，而被當作一種能源裝設在人造衛星、太空探測器與無人遙控設備上，如蘇聯建立在極地的燈塔一樣，在一些無人或沒有人能維護到的地方，要供應少於百瓦的電力且需要的時間是燃料電池、電池組、發電機供應不來而太陽能電池在此地方又不能起作用時，放射性同位素熱電機就是理想的能源。.
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