рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Туннельные эффекты

Туннельные эффекты - раздел Физика, Сверхпроводники Туннельные Эффекты. Туннельный Эффект Известен В Физики Давно. Это Оди...

Туннельные эффекты. Туннельный эффект известен в физики давно.

Это один из основных квантово- механических эффектов и разобраться в нем можно только подходя с помощи квантового описания происходящих событий. Представьте себе горизонтальный желоб, по которому без трения скользит массивный шарик. Что произойдет, если шарик встретит на своем пути горку - участок с наклоном? По оси абсцисс отложена координата шарика х, а по оси ординат - его потенциальная энергия. Теряя скорость, шарик покатиться в гору. Если его начальная кинетическая энергия была больше потенциальной максимальной энергии, то она благополучно перевалит через вершину горки шарик не сможет.

На склоне найдется такая точка поворота, где вся кинетическая энергия перейдет в потенциальную, и в соответствии с законом сохранения энергии шарик остановиться, а затем покатиться обратно. Шансов проникнуть за барьер горку у него абсолютно никаких. А вот квантовая частица - электрон, на пути которого возникает преграда, в аналогичной ситуации все же как-то умудряется просочиться через барьер.

Попытаемся внести в этот абстрактный о до некоторой степени противоречащий нашему здравому смыслу ввести хотя бы некоторый элемент наглядности. Невозможность проникновения частицы в нашем случае шарика в область за барьером можно уподобить известному в оптике явлению полного внутреннего отражения. Согласно геометрической оптике лучи, подающие под углом больше предельного не проникают не проникают из среда оптически более плотной, в среду, оптически менее плотную.

Однако более подробное рассмотрение этого явления, основанная на законах не геометрической, а волновой оптике, приводит к возможности проникновения света во вторую среду. При этом если оптически более плотная среда представляет собой тонкую пластину, то световая волна проходит сквозь неё, несмотря на то что угол падения больше предельного. А теперь вспомним о двойственной природе электрона. Частица в квантовой механике - это не совсем обычный шарик, пусть даже сверхмалых размеров, она даже обладает и волновыми двойствами, а волна, как мы выяснили, все же слегка проникает в запретную область, она как бы проверяет возможность проникновения в эту среду.

При этом амплитуда затухает и тем быстрее, или говорят иначе, чем выше энергетический барьер. Выходит, что какова бы не была энергия электрона и как бы ни был высок энергетический барьер, всегда есть отличная от нуля вероятность найти электрон внутри барьера, а если барьер не очень гладок, то и за барьером, по другую сторону.

Тогда на обратной стороне барьера появляется конечная амплитуда, а согласно законам квантовой механики квадрат амплитуды и определяет вероятность того, что электрон будет здесь найден, если провести соответствующие эксперименты. При этом электроны пробивают только строго горизонтальные туннели, на выходе из которых полная энергия частиц точно такая же, как и на входе. Тунелирование возможно только в том случае, если уровни, на которые переходят электроны, не заняты, и то в противном случае запрет Паули. Итак, не имея достаточной энергии, чтобы перескочить через преграду, как бы порывает туннель в его недрах.

Вероятность такого перехода, или как говорят физики, прозрачность энергии зависит от энергии электрона и очень сильно от ширины и высоты барьера. Туннельный эффект становиться наблюдаем лишь при толщинах барьеров, меньших 100 Е, так что у применяемых электрических изоляционных покрытий громадный запас прочности в отношении туннельного тока. 3.6

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Сверхпроводники

Свободная энергия сверхпроводника 7. Электродинамика сверхпроводников 7.1 Уравнения Лондонов 7.2 Эффект Мейснера 7.3 Глубина проникновения… Человеческое воображение зачастую отказывается служить в этом странном мире… Но, как сказал Л. Д. Ландау, величайшим триумфом человеческого гения является то, что человек способен понять вещи,…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Туннельные эффекты

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Чудеса вблизи абсолютного нуля
Чудеса вблизи абсолютного нуля. Немало поводов для размышлений принесло физикам XX столетие. Среди них результаты опытов в условиях сверхглубокого холода при температурах всего лишь на несколько гр

Конечные температуры критические
Конечные температуры критические. Совершенный конденсат, охватывающий все электроны, способные объединяться в пары, может существовать только при абсолютном нуле. С повышением температуры тепловое

Нулевое сопротивление
Нулевое сопротивление. Когда же исчезает сопротивление? Ответ на этот вопрос получил Камерлинг-Оннес ещё в 1914г. Он предложил весьма остроумный метод измерения сопротивления. Схема эксперимента вы

Сверхпроводники в магнитном поле
Сверхпроводники в магнитном поле. То, что в магнитном поле превышающем некоторое пороговое или критическое значение, сверхпроводимость исчезает, совершенно бесспорно. Даже, если бы какой-то

Промежуточное состояние при разрушении сверхпроводимости током
Промежуточное состояние при разрушении сверхпроводимости током. По достижении критического значения магнитного поля сверхпроводимость скачком разрушается и образец целиком переходит в нормал

Сверхпроводники I и II рода
Сверхпроводники I и II рода. В сверхпроводниках первого рода поверхностная энергия положительна, то есть в нормальном состоянии выше, чем в сверхпроводящем. Если в толще такого материала воз

Эффект Джозефсона
Эффект Джозефсона. Если туннельный контакт двух сверхпроводников включить во внешнюю цепь с источником тока и устанавливается такой, чтобы удовлетворить соотношению I I0sin, где - разность ф

Микроскопическая теория сверхпроводимости Бардина - Купера - Шриффера БКШ и Боголюбова
Микроскопическая теория сверхпроводимости Бардина - Купера - Шриффера БКШ и Боголюбова. Радость видеть и понимать есть самый прекрасный дар природы А. Эйнштейн. 4.1 Теория БКШ. Многие ученые разных

Термодинамика перехода в сверхпроводящее состояние
Термодинамика перехода в сверхпроводящее состояние. Пусть длинный цилиндр из сверхпроводящего проводника I рода помещен в однородное продольное поле Н0. Найдем значение этого поля Нс, при ко

Примеры фазовых переходов
Примеры фазовых переходов. В основе теории Гинзбурга - Ландау лежит теория фазовых переходов Ландау, разработанная им для общей ситуации, когда система претерпевает фазовый переход, при кото

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги