Надо Знать

добавить знаний



Туннелирования



Квантовая механика
\ Delta x \ cdot \ Delta p_x \ geqslant \ frac {\ hbar} {2}
Принцип неопределенности
Вступление ...

Математические основы ...

Основа
Классическая механика ? Интерференция ? Бра-кет нотация ? Гамильтониан ? Старая квантовая теория
Фундаментальные понятия
Вектор состояния ? Волновая функция ? Суперпозиция ? Запутанность ?

Измерение ? Неопределенность ? Исключение Паули ? Дуализм ? Декогеренции ? Теорема Эренфеста ? Туннелирование

Эксперименты
Опыт Дэвиссона - Джермера ? Опыт Штерна - Герлаха ? Кот Шредингера ? Опыт Поппера ? Опыт Юнга ? Проверка неравенств Белла ? Фотоэффект ? Эффект Комптона ? Эффект Рамзауэра
Формулировка
Картина Шредингера ? Картина Гейзенберга ? Картина взаимодействия ? Матричная квантовая механика ? Интеграл вдоль траекторий
Уравнения
Уравнения Шредингера ? Уравнение Паули ? Уравнение Клейна-Гордона ? Уравнения Дирака
Интерпретации
Копенгагенская интерпретация ? Теория скрытых параметров ? Багатосвитова
Сложные темы
Квантовая теория поля ? Квантовая электродинамика ? Квантовая хромодинамика ? Квантовая гравитация ? Теория всего
Известные ученые
Планк ? Эйнштейн ? Шредингер ? Гейзенберг ? Иордан ? Бор ? Паули ? Дирак ? Фок ? Борн ? де Бройль ? Ландау ? Фейнман ? Бом ? Эверетт
пересмотреть ? обсудить ? редактировать

Туннелирования - физическое явление, заключающееся в том, что физический объект преодолевает потенциальный барьер, величественная которого больше его кинетической энергии. Самым известным примером явления есть альфа-распад. Это явление существует благодаря волновой природе квантовых процессов, но проявляется не только в квантовых системах. Примеры туннелирования можно наблюдения и в оптике где процессы также описываются волновыми уравнениями.

Термоядерный синтез возможен лишь тогда, когда ядра атомов дейтерия преодолевают кулоновский барьер благодаря туннелирования сквозь него.

Важными приложениями явления туннелирования является резонансный туннельный квантовый диод и туннельный микроскоп, туннелирование используется для разрядки элементов флеш памяти. Туннелирования света используется в методе неполного внутреннего отражения и приборах, работа которых базируется на нем.


Физическая природа

В квантовой механике частицы описываются волновыми функциями, квадрат модуля которых задает плотность вероятности нахождения частник в определенной точке пространства. Волновые функции являются непрерывными функциями координат, а потому в области, где кинетическая энергия частицы меньше потенциальную (эту область называют классически недоступной области) приходят к нулю постепенно. Всегда существует определенная вероятность того, что частица будет зарегистрирована под потенциальным барьером. Если потенциальный барьер имеет конечную ширину, то существует отличная от нуля вероятность прохождения частицы через барьер.

В квазиклассическом приближении квантовой механики волновой функции для одномерной задачи можно записать в виде

\ Psi = A \ exp \ left (\ frac {i} {\ hbar} \ int_ {x_0} ^ xp (x ^ \ prime) dx ^ \ prime \ right) + B \ exp \ left (- \ frac {i } {\ hbar} \ int_ {x_0} ^ xp (x ^ \ prime) dx ^ \ prime \ right) ,

где \ Hbar - возведена постоянная Планка, p (x) = \ sqrt {2m (E - V (x))} , E - энергия частицы, m - ее масса, V (x) - потенциальная энергия частицы, коэффициенты A и B определяются значением волновой функции в определенной точке x_0 .

В области, где E

Коэффициент прохождения частицы через барьер с шириной d в рамках квазиклассических приближения определяется формулой

D = \ exp \ left (- \ frac {2} {\ hbar} \ int_0 ^ d \ sqrt {2m (V (x)-E)} dx \ right) ,

Интегрирование проводится в области, где V (x)> E.


Таким образом, вероятность просачивания (туннелирования) квантовомеханической частицы через барьер экспоненциально зависит от толщины барьера. Для того, чтобы наблюдать туннелирование, барьер должен быть очень тонким - атомарных размеров.

Вероятность туннелирования зависит от величины барьера, его формы, а также от массы частицы. Если электроны могут туннелировать через барьеры толщиной несколько десятых нанометра, то тяжелые частицы, например, альфа-частицы, только через барьеры с размерами порядка размеров ядра. Электроны проводимости в полупроводниках характеризуются эффективными массами, которые могут быть набат меньше массы свободных электронов, что позволяет создавать туннельные диоды с шириной барьера в несколько десятков нанометров.


Источники

  • Федорченко А. М. Квантовая механика, термодинамика и статистическая физика / / Теоретическая физика. - К. : Высшая школа, 1993. - Т. 2. - 415 с.



Физика Это незавершенная статья по физики.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам