Применение мультимедиа технологий при изучении полупроводников

 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение…………………………………………………………………………..3

1 Мультимедиа………………………………………………………………........4

1.1Понятие мультимедиа………………………………………………...............4

1.2Виды мультимедиа…………………………………………………................5

2 Кристаллические решетки…………………..…………………………….........6

2.1Простые и сложные кристаллические решетки…………………................6

2.2Виды кристаллических решеток…………………………………................8

2.3Примеры конкретных кристаллических структур….………………...........10

3 Трехмерная графика……………………………………………………..........17

4 Графические программы…………………………………………………........18

Заключение………………………………………………………………...........19

Список  использованной литературы………………………………….….......20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение 

      В данной работе рассмотрено применение мультимедиа технологий для объяснения кристаллических свойств полупроводника. Основная задача состоит в изучении мультимедиа технологий и графических программ, при помощи которых возможно визуальное представление кристаллических структур твердых тел.

     Каждый из нас не раз слышал, что "компьютер может все". Однако в реальной жизни мы не имели убедительных подтверждений подобных высказываний, прежде всего потому, что имелись в виду потенциальные возможности компьютера, известные, в основном, узкому кругу специалистов. Ситуация существенно изменилась с появлением мультимедиа технологий, позволяющих раскрыть этот потенциал в привычной информационной среде. В настоящее время в мире наблюдается новый этап компьютеризации различных видов деятельности, вызванный развитием мультимедиа технологий. Графика, анимация, фото, видео, звук, текст в интерактивном режиме работы создают интегрированную информационную среду, в которой пользователь обретает качественно новые возможности.

     Самое широкое применение мультимедиа технологии нашли в образовании - от детского до пожилого возраста и от вузовских аудиторий до домашних условий. Мультимедиа продукты успешно используются в различных информационных, демонстрационных и рекламных целях, внедрение мультимедиа в телекоммуникации стимулировало бурный рост новых применений. Развитие мультимедиа технологий в информационном обществе справедливо сравнивают по значимости с появлением кино в обществе индустриальном. Человечество переживает информационную революцию. И вот мы становимся свидетелями того как общественная потребность в средствах передачи и отображения информации вызывает к жизни новую технологию, за неимением более корректного термина называя ее мультимедиа.  
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 Мультимедиа 

1. Понятие мультимедиа

 
 

     Мультимедиа— это интерактивные системы, обеспечивающие работу с неподвижными изображениями и движущимся видео, анимированной компьютерной графикой и текстом, речью и высококачественным звуком.

    Появление систем мультимедиа, безусловно, производит революционные изменения в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, во многих сферах профессиональной деятельности, науки, искусства, в компьютерных играх и т.д. Это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером.

    Появление систем мультимедиа подготовлено как с требованиями практики, так и с развитием теории. Однако, резкий рывок в этом направлении, произошедший в этом направлении за последние несколько лет, обеспечен, прежде всего, развитием технических и системных средств. Это и прогресс в развитии ПЭВМ: резко возросшие объем памяти, быстродействие, графические возможности, характеристики внешней памяти, и достижения в области видеотехники, лазерных дисков — аналоговых и CD-ROM, а также их массовое внедрение. Важную роль сыграла так же разработка методов быстрого и эффективного сжатия и развертки данных.

     Современный мультимедиа–ПК в полном “вооружении” напоминает домашний стереофонический Hi–Fi комплекс, объединенный с дисплеем–телевизором. Он укомплектован активными стереофоническими колонками, микрофоном и дисководом для оптических компакт–дисков CD–ROM. Кроме того, внутри компьютера укрыто новое для ПК устройство — аудиоадаптер, позволивший перейти к прослушиванию чистых стереофонических звуков через акустические колонки с встроенными усилителями. [14]

     К средствам мультимедиа относятся устройства речевого ввода и вывода информации; широко распространенные уже сейчас сканеры; высококачественные видео- и звуковые- платы, платы видеозахвата, снимающие изображение с видеомагнитофона или с видеокамеры и вводящие его в ПК; высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами.

     Но, пожалуй, еще с большим основанием к средствам мультимедиа относят внешние запоминающие устройства большой емкости на оптических дисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации.[1] 
 
 

 

2. Виды мультимедиа

 
 

     Мультимедиа делится на программную и аппаратную. Аппаратная сторона мультимедиа может быть представлена как стандартными средствами — видеоадаптерами, мониторами, дисководами, накопителями на жёстких дисках, так и специальными средствами — звуковыми картами, приводами CD-ROM и звуковыми колонками. Программная сторона без аппаратной лишена смысла. Программные средства делятся на прикладные и специализированные. Прикладные — это сами приложения Windows, представляющие пользователю информацию в том или ином виде. Специализированные — это средства создания мультимедийных приложений — мультимедиа проектов. Сюда входят графические редакторы, редакторы видеоизображений, средства для создания и редактирования звуковой информации и т.д. [12]

     Так же мультимедиа может быть грубо классифицирована как линейная и нелинейная. Аналогом линейного способа представления может являться кино. Человек, просматривающий данный документ никаким образом не может повлиять на его вывод. Нелинейный способ представления информации позволяет человеку участвовать в выводе информации, взаимодействуя каким-либо образом со средством отображения мультимедийных данных. Такой способ взаимодействия человека и компьютера наиболее полным образом представлен в категориях компьютерных игр. Нелинейный способ представления мультимедийных данных иногда называется «гипермедиа». Мультимедиа представляет пользователю потрясающие возможности в создании фантастического мира, интерактивного общения с этим миром, когда пользователь выступает не в роли стороннего пассивного созерцателя, а принимает активное участие в разворачивающихся там событиях; причем общение происходит на привычном для пользователя языке, в первую очередь на языке звуковых и видео образов.[2] 

2. Кристаллические решетки

 
 

1. Простые и сложные кристаллические  решетки

 
 

      Большинство твердых полупроводников и твердые металлы обладают кристаллической структурой, то есть представляют собой совокупности огромного числа атомов, упорядочение расположенных в пространстве. Под упорядоченным расположением атомов в пространстве мы понимаем свойство пространственной периодичности, или трансляционной симметрии, которыми обладает кристаллическая решетка. Иначе говоря, мы предполагаем,  что существуют три некомпланарных (т. е. не лежащих в одной плоскости) вектора , и таких, что при смещении всего кристалла как целого на любой из этих векторов он совмещается сам с собою. При этом мы отвлекаемся, конечно, от существования теплового движения атомов и наличия у кристалла внешней поверхности. Как будет видно ниже, направления векторов , (i=1, 2, 3) могут быть выбраны в решетке различным образом. Кроме того, очевидно, что смещение кристалла на векторы, кратные , тоже приводит к совмещению его с самим собой. В дальнейшем мы под будем понимать наименьшие по длине векторы при их фиксированном направлении. При таком выборе величин они называются трансляционными, масштабными или основными векторами, или трансляционными периодами кристаллической решетки. Параллелепипед, построенный на трех векторах называется элементарной или кристаллической ячейкой. Условимся располагать векторы , и в такой же последовательности, как и положительные оси х, у и z в правой координатной системе. Пользуясь обычным определением векторного произведения в правой координатной системе, можно показать, что объем элементарной ячейки

     Мы начнем изучение геометрии кристаллических решеток с рассмотрения линейной (одномерной) решетки, т. е. совокупности частиц, периодически расположенных вдоль бесконечной прямой линии. Такая решетка может быть получена посредством последовательного смещения вдоль прямой линии атома  или группы атомов на равные отрезки а. В случае линейной решетки мы имеем только один трансляционный вектор =  а, и «объем» элементарной ячейки равен длине отрезка а. На рис. 1.1 представлены три линейные решетки. Белые и черные кружки изображают атомы различного сорта. Учитывая, что трансляционный период а есть наименьшее расстояние, на которое надо сместить решетку, чтобы она совпала сама с собой, мы видим, что решетка а) содержит один атом в элементарной ячейке = a, а решетки - б) и в) — по два атома. Решетка а) называется простой или примитивной, а решетки б) и в)— сложными.

     Рисунок 2.1- линейные решетки 

     На рисунке 2.2,а) изображена плоская решетка с атомами, расположенными в вершинах параллелограммов. Она может быть получена в результате параллельного смещения в плоскости на равные расстояния простой линейной решетки (рисунок 2.1, а). Как показывает рисунок 2.2, а) выбор трансляционных векторов и неоднозначен. Элементарные ячейки l и ll содержат по одному атому и «объем» их = равный площади заштрихованных параллелограммов, одинаков.

           Рисунок 2.2- плоские решетки 

    На примере элементарной ячейки III, содержащей три атома, мы видим, что и в простой решетке может быть сконструирована элементарная ячейка, содержащая более одного атома. Если основные векторы   выбраны так, что любая трансляция решетки может быть представлена как целочисленными значениями , то элементарная ячейка, построенная на называется примитивной. Элементарные ячейки I и II на рисунке 2.2,a) примитивные, а ячейка III не примитивная. В самом деле, в последнем случае смещение вдоль оси х на одну (две) минимальные трансляции равно  
  с   .Если примитивная ячейка содержит один атом, то решетка называется простой, если больше одного атома, то — сложной; это определение распространяется и на трехмерную решетку. Таким образом, решетка на рисунке 2.2,а) простая. На рисунке 2.2, б) изображена другая простая решетка, которая получается из решетки, приведенной на рисунке 2.2,а) если на пересечении диагоналей параллелограммов поместить атомы того же сорта. Примитивная ячейка может быть теперь выбрана так, как это показано на рисунке 2.2, б). Если мы сдвинем одинаковым образом все атомы, находящиеся на пересечениях диагоналей (рисунок 2.2,в), то получим уже сложную решетку с двумя атомами на примитивную ячейку, которую мы можем выбрать так, как это показано на рисунке. Эту сложную решетку мы можем себе представить как две одинаковые простые решетки, вдвинутые одна в другую. Если мы на пересечениях диагоналей параллелограммов (рисунок 2.2, б) поместим атомы другого сорта, то мы получим сложную решетку, так как узлы решетки в этом случае не будут эквивалентными.

   Рисунок 2.3-симметричная плоская решетка 

    На рисунке 2.3,а) изображена весьма симметричная плоская решетка, атомы которой помещены в вершинах шестиугольников, заполняющих плоскость. Нетрудно убедиться в том, что эта решетка сложная, так как примитивная ячейка, изображаемая на рисунке векторами и, содержит два атома. Если же дополнительно в центре каждого шестиугольника поместить такой же атом, то мы придем к простой решетке (рисунок 2.3, б).[3]