1. Все материалы состоят из атомов, которые, в свою очередь состоят из протонов, электронов и нейтронов. Атом имеет ядро, состоящее из протонов и нейтронов. Вокруг ядра находятся электроны, которые располагаются на разных расстояниях от ядра и группируются в орбиты, имеющие разные диаметры. На рис. 1.1 показаны схемы двух простых атомов, которые далее часто будут фигурировать в этом разделе.
2. Протон имеет единичный положительный электрический заряд, электрон – отрицательный, а нейтрон не имеет никакого заряда. В обычном состоянии атом в целом нейтрален, поскольку число положительно и отрицательно заряженных частиц в нем одинаково, что иллюстрируется приведенной ниже таблицей.
Атом кислорода
Атом кремния
Рис. 1.1 Простые атомные системы.
| Атом | Число протонов | Число нейтронов | Число электронов |
| Водород | 1 | 0 | 1 |
| Кислород | 8 | 8 | 8 |
| Медь | 29 | 34 | 29 |
| Кремний | 14 | 14 | 14 |
Нейтроны и протоны плотно удерживаются в ядре силами взаимного притяжения. Если эти связи нарушить, выделяется огромное количество энергии – это свойство используется, например, в ядерном реакторе или атомной бомбе.
3. В связи с тем, что ядро имеет сравнительно большую массу, можно считать, что в твердом теле ядра атомов неподвижны. Электроны держатся в атоме не так прочно и при определенных обстоятельствах могут покинуть свой атом. На этом свойстве атомов базируется вся электроника.
4. Атом очень мал: миллионы атомов могут уложиться в толщину человеческого волоса, но размеры его составных частей еще более впечатляющи. Чтобы получить некоторое представление об относительных размерах составных частей атома, представим себе, что ядро – это яблоко. Тогда наружный размер атома будет сопоставим с размерами большого концертного зале с кружащими в нем мухами – электронами.
