Большая Советская Энциклопедия (ЭК)

Эксе'ргия (от греч. ex — приставка, обозначающая здесь высокую степень, и 'ergon — работа), работоспособность, термин, применяемый в термодинамике для обозначения максимальной работы, которую может совершить система при переходе из данного состояния в равновесие с окружающей средой. Работа, совершаемая системой в каком-либо термодинамическом процессе, оказывается максимальной лишь в том случае, если осуществляемый процесс — равновесный.

Эксетер

Э'ксетер (Exeter), город (административный округ) на Ю.-З. Великобритании. Порт на р. Экс. Административный центр графства Девоншир. 93,3 тыс. жит. (1976). Машиностроение, пищевая промышленность. Университет. Город возник на месте кельтского поселения. От древнеримской эпохи сохранились элементы регулярной планировки, но в целом в исторической части города (за остатками средневековых стен) преобладает беспорядочная застройка. Памятники архитектуры — руины позднероманского замка на холме Рауджмонт (основан в 1068), романо-готическая ратуша (12 в., перестройки 14—16 вв.), готический собор («украшенного стиля», перестроен в 1275—1375 из романской церкви). Мемориальный музей Альберта (собрание керамики и бронзы).

  Лит.: Sharp Т., Exeter phoenix, L., 1946.

Эксетер. Собор. Западный фасад. 1346—75.

Эксикаторы

Эксика'торы, см. в ст. Посуда химическая лабораторная .

Экситон

Эксито'н (от лат. excito — возбуждаю), квазичастица , представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы. Представление об Э. было введено в 1931 Я. И. Френкелем . Он объяснял отсутствие фотопроводимости у диэлектриков при поглощении света тем, что поглощённая энергия расходуется не на создание носителей тока, а на образование Э. В молекулярных кристаллах Э. представляет собой элементарное возбуждение электронной системы отдельной молекулы, которое благодаря межмолекулярным взаимодействиям распространяется по кристаллу в виде волны (экситон Френкеля). Э. Френкеля проявляются в спектрах поглощения и излучения молекулярных кристаллов (см. Спектроскопия кристаллов ). Если в элементарной ячейке молекулярного кристалла содержится несколько молекул, то межмолекулярное взаимодействие приводит к расщеплению экситонных линий. Этот эффект, называемый давыдовским расщеплением, связан с возможностью перехода Э. Френкеля из одной группы молекул в другую в пределах элементарной ячейки. Давыдовское расщепление экспериментально обнаружено в ряде молекулярных кристаллов (нафталине, антрацене, бензоле и др.).

  В полупроводниках Э. представляет собой водородоподобное связанное состояние электрона проводимости и дырки (экситон Ванье—Мотта). Энергии связи E * и эффективные радиусы a * Э. Ванье—Мотта можно оценить по формулам Н. Бора для атома водорода, учитывая, что эффективные массы электронов проводимости m_э и дырок m_д отличаются от массы свободного электрона mo и что кулоновское взаимодействие электрона и дырки в кристалле ослаблено диэлектрической проницаемостью среды e:

  E*= эв; (1)

  а * =  см .

  Здесь ,   ¾ Планка постоянная , е — заряд электрона. Формулы (1) не учитывают влияния сложной зонной структуры кристалла, взаимодействия электронов и дырок с фононами . Однако учёт этих факторов не меняет порядок величин E * и а *. Для Ge, Si и полупроводников типов A^III B^V и A^II B^VIm* ~ 0,1 т_о , e ~ 10, что приводит к значениям E * ~ 10^¾2эв , и а * ~ 10^¾6 см. Т. о., энергии связи Э. Ванье — Мотта во много раз меньше, чем энергия связи электрона с протоном в атоме водорода, а радиусы Э. во много раз больше межатомных расстояний в кристалле. Большие значения а* означают, что Э. в полупроводниковых кристаллах — макроскопическое образование, причём структура кристалла определяет лишь параметры m* и E *. Поэтому Э. Ванье — Мотта можно рассматривать как квазиатом, движущийся в вакууме. Искажения структуры кристалла, вносимые Э. или даже большим числом Э., пренебрежимо мало. В кристаллах галогенидов щелочных металлов и инертных газов E * ~ 0,1—1 эв , а* ~ 10^¾7— 10^¾8 см и образование Э. сопровождается деформацией элементарной ячейки.

  Э. Ванье—Мотта отчётливо проявляются в спектрах поглощения полупроводников в виде узких линий, сдвинутых на величину E * ниже края оптического поглощения. Водородоподобный спектр Э. Ванье — Мотта впервые наблюдался в спектре поглощения Cu₂ O, в дальнейшем в др. полупроводниках. Э. проявляются также в спектрах люминесценции , в фотопроводимости, в Штарка эффекте и Зеемана эффекте . Время жизни Э. невелико: электрон и дырка, составляющие Э., могут рекомбинировать с излучением фотона, например в Ge время жизни Э. порядка 10^¾5сек. Э. может распадаться при столкновении с дефектами решётки.