Tunelio efekto kvantinė mechanika. F6

Kalbame apie knygas skirtingi žanrai, kurį galima perskaityti sielai. Šie darbai tikrai nepaliks abejingų.

Šis straipsnis skirtas vyresniems nei 18 metų asmenims

Ar tau jau sukako 18?

Na, o kada dar, jei ne žiemą, reikėtų savęs paklausti, ką paskaityti sielai? Kai televizorius ir socialinė žiniasklaida pavargę, laikas pasiimti knygą. Ir mes jums pasakysime, ką galite perskaityti.

R. Bradbury „Kiaulpienės vynas“. Šalti žiemos vakarai verčia prisiminti švelnią vasarą. Grynas oras, paukščių čiulbėjimas, šilta upė, auksinė saulės šviesa– į tokią atmosferą šis darbas jus panardins. Kartu su pagrindiniu veikėju - 12 metų berniuku - gyvensite nerūpestingą vasarą, pilna atradimų, liūdni ir džiaugsmingi įvykiai, malonūs įspūdžiai.

T. Pratchett „Nepagražinta katė“. Jokios politikos, jokios dramos, tik jų didenybės katės. Ši knyga yra maža enciklopedija, kurioje lengvai kalbama apie kačių gyvenimą ir esmę. „Katė be puošmenų“ leis vakarą praleisti šiltoje, jaukioje atmosferoje, o galbūt net sužinosite daug įdomių dalykų apie ūsuotus augintinius.

A. Exupery „Mažasis princas“. Tai alegorinė pasaka, kuri, nepaisant žanro, skirta suaugusiems. Kartu su nuostabiuoju Mažuoju Princu leisitės į kelionę po planetas ir išmoksite pažvelgti į pažįstamus dalykus kitu kampu.

Tai šiuolaikinės literatūros kūrinys. Šis romanas pasakoja apie mergaitę Liesel, gyvenusią Antrojo pasaulinio karo metais. Įdomu tai, kad pasakojimas pasakojamas iš mirties perspektyvos, o Zusako knygoje tai yra vyriškas personažas.

Ken Kesey „Virš gegutės lizdo“. Į šią atranką stengėmės įtraukti skirtingų žanrų kūrinius, o jūs patys pasirenkate, kurią knygą skaityti. „Virš gegutės lizdo“ – rimtas kūrinys, kurio veikėjai – psichiatrijos klinikoje. Čia karaliauja ligoninių koridorių tyla ir nuobodžios procedūros, tačiau viskas pasikeičia pasirodžius Patrickui McMurphy. Šis išdykęs chuliganas klinikoje viską apverčia aukštyn kojomis, neleisdamas savo bendraamžiams klusniai nusilenkti išoriniam pasauliui.

B. Pasternakas „Daktaras Živago“. Šią knygą galima skaityti ir sielai, bet ji gana liūdna. Romanas parodo, kaip istorinių įvykių(V šiuo atveju Pilietinis karas ir revoliucija) įtakoja likimą paprastas žmogus, kuris atsitiktinai atsiduria jų centre.

Stephenas Kingas „Rita Hayworth ir Shawshank atpirkimas“ Tai istorija, kaip pagrindinis veikėjas Neteisingai nuteistas už žmonos ir jos meilužio nužudymą, jis patenka į Šonko kalėjimą, kur klesti korupcija ir smurtas. Knyga laikoma viena geriausių Kingo kūryboje.

M. Hansen, D. Canfield, E. Newmark „Vištienos sriuba sielai. 101 geriausia istorija“. Jei dar nesate susidūrę su „Vištienos sriuba sielai“ knygų serija, rekomenduojame į ją atkreipti dėmesį. Serijoje yra keletas knygų, kurių kiekviena yra istorijų rinkinys skirtingi žmonės. Sužinosite apie berniuką iš paprastos šeimos, sutikusį tris prezidentus, apie aktorę, kuri tapo laiminga vėžio dėka, apie merginą, kuri pardavė daugiau nei keturiasdešimt tūkstančių sausainių savo mamos svajonei. Čia surinktos nuostabios istorijos paprasti žmonės, kurių gyvenime atsitiko kažkas neįtikėtino, ir jūs tikrai negalėsite nuo jų atsiplėšti.

Ne paslaptis, kad moterys mėgsta skaityti sielai. Dauguma sąžiningos žmonijos atstovų mėgsta skaityti apie meilę. Romantiniai romanai taip pat skirtas tam tikras ratas skaitytojų, bet jei norite skaityti geriau ir įdomių darbų, tuomet turėtumėte atkreipti dėmesį į šias knygas:

• Maya Kucherskaya „Teta Motja“ yra klasikinis romanas apie meilę, išdavystę ir emocijas;
• Haruki Murakami „Norvegų mediena“ – tai romanas apie draugystę, meilę ir sąžinę;
• Čingizas Aitmatovas „Djamilija“ – tai romanas apie meilę su nuostabiais stepių ir kalnų aprašymais;
• Januszas Wisniewskis „Vienatvė internete“ - romanas apie modernus pasaulis ir vieno žmogaus padėtis joje.
• Johnas Fowlesas, prancūzų leitenanto meilužė.Šiame romane parašyta daug gerų dalykų. Autorius veda skaitytoją prie to, kad sąžinė yra individualus pasirinkimas kiekvienas žmogus.

Galbūt mes praleidžiame savo gyvenimą netinkamiems dalykams? O gal mes vertiname beverčius dalykus? Mirštančios Lilian gyvenimas moko skaitytojus apie laiko svarbą.

Anne Frank "Prieglobstis" Dienoraštis laiškais“. Knygoje pristatomas mažos mergaitės dienoraštis, kuris jį laikė Amsterdame, slapstydamasis su šeima nuo nacių. Tai – dvidešimtojo amžiaus tragedija, kuri atsispindėjo penkiolikmetės merginos užrašuose.

Vladimiras Nabokovas „Lolita“. KAM šis darbas gali būti traktuojamas su panieka arba su susižavėjimu. Trečio varianto nėra. Romanas, sukrėtęs visuomenę ir išpopuliarėjęs abiejose vandenyno pusėse.

Skaitytojas pats pasirenka, kokią literatūrą skaityti – vietinę ar užsienio. Iš užsienio literatūra galite rinktis labai įdomios knygos. Jane Austen „Puikybė ir prietarai“ žavisi viso pasaulio skaitytojai. Tai meilės istorija, kuri yra aukščiau už visus kitus šios kategorijos romanus.

Emily Brontë Wuthering Heights. Romanas nukels į Angliją, kur mergina ją įsimylėjo pusbrolis. Šis romanas vis dar lieka paslaptimi.

Erich Maria Remarque „Triumfo arka“. Šios knygos tekstas suskirstytas į citatas. Meilės istorija, besivystanti nacių okupuotame Paryžiuje, negali palikti skaitytojo abejingo. Paryžius, du įsimylėjėliai ir pražūtis – pagrindinės knygos kryptys.

Viktoras Hugo „Notre Dame katedra“ Romaną taip pat rekomenduojama perskaityti, nes ši knyga atlaikė šimtmečius ir neprarado savo populiarumo. Istorija apie tai, kas gali trukdyti meilei.

Margaret Mitchell „Vėjo nublokšti“ Romanas išlieka paklausiu kūriniu ir po dešimtmečių. Jei ieškote moters, į kurią pažvelgtumėte, šis romanas kaip tik jums. Pagrindinis veikėjas Scarlett O'Hara nusipelno, kad ją pakeis moterys, turinčios visiškai priešingas socialines pažiūras. erškėčių krūmas“. Australų rašytojo šeimos saga. Tai istorija apie Cleary šeimą, apie jų vargus ir džiaugsmus, apie pakilimus ir nuosmukius, tačiau pagrindinis jausmas, persmelkiantis visą romaną, yra tikra ir tyra meilė.

Françoise Sagan „Labas, liūdesys“. Tai romanas apie jaunos merginos Sesilės išgyvenimus. Kurį laiką ji praleido vienuolyne, o grįžusi pas tėvą pasineria į bohemišką gyvenimą be taisyklių. Kol vieną dieną jų gyvenime atsiranda mamos draugė, protinga ir graži moteris su savo moralinėmis vertybėmis.

Michailas Šiškinas „Rašytojas“. Knyga yra dviejų įsimylėjėlių susirašinėjimas. Herojus rašo iš karo, kuriame dalyvauja kampanijoje prieš kinus. Mergina rašo iš „civilinės“ aplinkos. Netrukus skaitytojas supranta, kad įsimylėjėliai susirašinėja, bet vienas kito negirdi, o gyvena skirtingais laikais...

Rusų klasika turi daug įdomių dalykų apie meilę. Pavyzdžiui, Levo Tolstojaus „Ana Karenina“ buvo filmuota daug kartų. Spektakliai buvo statomi pagal jo siužetą. Istorija apie aistrą, meilę, kuri turi naikinamoji jėga, verčia gyventi su pagrindinių veikėjų išgyvenimais.

• Vertimas

Pradėsiu nuo dviejų paprastus klausimus su gana intuityviais atsakymais. Paimkime dubenį ir rutulį (1 pav.). Jei man reikia:

Kamuolys liko nejudantis, kai įdėjau jį į dubenį ir
judant dubenį jis liko maždaug toje pačioje padėtyje,

Taigi kur turėčiau jį dėti?

Ryžiai. 1

Žinoma, man reikia jį įdėti į centrą, pačioje apačioje. Kodėl? Intuityviai, jei aš jį padėsiu kur nors kitur, jis riedės į dugną ir šnibždės pirmyn ir atgal. Dėl to trintis sumažins kabėjimo aukštį ir sulėtins jį žemiau.

Iš esmės galite pabandyti subalansuoti kamuolį ant dubens krašto. Bet jei šiek tiek pakratysiu, kamuolys praras pusiausvyrą ir nukris. Taigi ši vieta neatitinka antrojo mano klausimo kriterijaus.

Padėtį, kurioje kamuolys nejuda ir iš kurios mažai nukrypsta mažais dubens ar kamuoliuko judesiais, vadinkime „stabilia kamuoliuko padėtimi“. Dubenėlio dugnas yra tokia stabili padėtis.

Kitas klausimas. Jei turiu du dubenėlius kaip pav. 2, kur bus stabilios kamuoliuko vietos? Tai taip pat paprasta: yra dvi tokios vietos, būtent kiekvieno dubenėlio apačioje.

Ryžiai. 2

Galiausiai dar vienas klausimas su intuityviu atsakymu. Jei padedu rutulį ant dubenėlio 1 dugno, o tada išeinu iš kambario, uždarau jį, užtikrinu, kad niekas ten neįeitų, patikrinsiu, ar šioje vietoje nebuvo žemės drebėjimų ar kitų smūgių, kokia tikimybė, kad dešimt metų, kai aš Jei vėl atidarysiu kambarį, 2 dubenėlio apačioje rasiu kamuolį? Žinoma, nulis. Kad rutulys judėtų iš dubenėlio 1 apačios į dubenėlio 2 apačią, kažkas ar kažkas turi paimti kamuolį ir perkelti jį iš vienos vietos į kitą, per dubenėlio 1 kraštą link 2 dubens ir tada per kraštą. 2 dubenėlio. Akivaizdu, kad rutulys liks dubens 1 apačioje.

Akivaizdu ir iš esmės tiesa. Ir vis dėlto, į kvantinis pasaulis, kuriame gyvename, nė vienas objektas nelieka tikrai nejudantis, o jo padėtis tiksliai nežinoma. Taigi nė vienas iš šių atsakymų nėra 100% teisingas.

Tuneliavimas

Jei elementariąją dalelę, pavyzdžiui, elektroną, įdėjau į magnetinį gaudyklę (3 pav.), kuri veikia kaip dubuo ir yra linkusi stumti elektroną link centro taip pat, kaip gravitacija ir dubens sienelės stumia rutulį link centro dubens pav. 1, kokia bus stabili elektrono padėtis? Kaip intuityviai galima tikėtis, vidutinė elektrono padėtis bus stacionari tik tada, kai jis bus patalpintas spąstų centre.

Bet kvantinė mechanika prideda vieną niuansą. Elektronas negali likti nejudantis; jo padėtis priklauso nuo „kvantinio virpėjimo“. Dėl šios priežasties jo padėtis ir judėjimas nuolat kinta arba netgi turi tam tikrą neapibrėžtumą (tai garsusis „neapibrėžtumo principas“). Tik vidutinė elektrono padėtis yra spąstų centre; jei pažiūrėsite į elektroną, jis bus kažkur kitur spąstuose, netoli centro, bet ne visai ten. Elektronas yra nejudantis tik šia prasme: dažniausiai juda, bet jo judėjimas atsitiktinis, o kadangi yra įstrigęs, tai vidutiniškai niekur nejuda.

Tai šiek tiek keista, bet tai tik atspindi faktą, kad elektronas nėra toks, koks, jūsų manymu, yra ir nesielgia kaip bet koks jūsų matytas objektas.

Tai, beje, taip pat užtikrina, kad elektronas negali būti subalansuotas spąstų krašte, skirtingai nei rutulys dubens krašte (kaip žemiau 1 pav.). Elektrono padėtis nėra tiksliai apibrėžta, todėl negali būti tiksliai subalansuota; todėl net ir nepajudinus spąstų elektronas praras pusiausvyrą ir beveik iš karto nukris.

Tačiau dar keistesnis atvejis, kai aš turėsiu du atskirtus spąstus, o į vieną iš jų įdėsiu elektroną. Taip, vienos iš spąstų centras yra gera, stabili elektrono padėtis. Tai tiesa ta prasme, kad elektronas gali likti ten ir nepabėgs, jei spąstai bus supurtyti.

Tačiau jei įdėsiu elektroną į spąstus Nr.1 ​​ir išeinu, uždarau kambarį ir pan., yra tam tikra tikimybė (4 pav.), kad grįžus elektronas atsidurs spąstuose Nr.2.

Ryžiai. 4

Kaip jis tai padarė? Jei įsivaizduosite elektronus kaip rutulius, to nesuprasite. Tačiau elektronai nėra panašūs į rutuliukus (ar bent jau nepanašūs į jūsų intuityvią idėją apie rutuliukus), o jų kvantinis virpėjimas suteikia jiems labai mažą, bet ne nulinę galimybę „vaikščioti per sienas“ – atrodo, kad neįmanoma pereiti prie kita pusė. Tai vadinama tuneliu, bet nemanykite, kad elektronas kasa skylę sienoje. Ir jo niekada nepavyks sugauti sienoje – taip sakant, raudonarankio. Tiesiog siena nėra visiškai nepralaidi tokiems dalykams kaip elektronai; elektronai negali būti taip lengvai įstrigę.

Tiesą sakant, tai dar labiau beprotiška: kadangi tai galioja elektronui, tai galioja ir rutuliui vazoje. Kamuolys gali atsidurti 2 vazoje, jei lauksite pakankamai ilgai. Tačiau to tikimybė yra labai maža. Toks mažas, kad net jei lauksite milijardo metų ar net milijardų milijardų milijardų metų, to nepakaks. Praktiniu požiūriu tai „niekada“ neįvyks.

Mūsų pasaulis yra kvantinis, o visi objektai susideda iš elementariosios dalelės ir laikytis taisyklių kvantinė fizika. Kvantinis drebulys visada yra. Bet dauguma objektai, kurių masė yra didelė, palyginti su elementariųjų dalelių mase – pavyzdžiui, rutulys ar net dulkių dėmė – šis kvantinis virpėjimas yra per mažas, kad jį būtų galima aptikti, išskyrus specialiai sukurtus eksperimentus. Dėl to atsirandanti galimybė tuneliuoti per sienas taip pat nepastebima įprastame gyvenime.

Kitaip tariant: bet kuris objektas gali tuneliu prasiskverbti per sieną, tačiau to tikimybė paprastai smarkiai sumažėja, jei:

Prie objekto didelė masė,
siena stora ( ilgas atstumas tarp dviejų šalių)
siena sunkiai įveikiama (pramušti sieną reikia daug energijos).

Iš esmės kamuolys gali perskristi dubens kraštą, tačiau praktiškai tai gali būti neįmanoma. Elektronui gali būti lengva ištrūkti iš spąstų, jei spąstai yra arti ir nėra labai gilūs, tačiau gali būti labai sunku, jei jie yra toli ir labai gilūs.

Ar tikrai tuneliavimas vyksta?

O gal šis tuneliavimas tėra teorija? Tikrai ne. Jis yra esminis chemijoje, randamas daugelyje medžiagų, vaidina svarbų vaidmenį biologijoje ir yra principas, naudojamas mūsų sudėtingiausiuose ir galingiausiuose mikroskopuose.

Trumpumo dėlei leiskite man sutelkti dėmesį į mikroskopą. Fig. 5 paveiksle parodytas atomų vaizdas, paimtas naudojant skenuojantį tunelinį mikroskopą. Toks mikroskopas turi siaurą adatą, kurios galas juda arti tiriamos medžiagos (žr. 6 pav.). Medžiaga ir adata, žinoma, pagaminti iš atomų; o atomų gale yra elektronai. Grubiai tariant, elektronai yra įstrigę tiriamos medžiagos viduje arba mikroskopo gale. Tačiau kuo arčiau paviršiaus galas, tuo labiau tikėtinas elektronų perėjimas tarp jų. Paprastas įtaisas (išlaikomas potencialų skirtumas tarp medžiagos ir adatos) užtikrina, kad elektronai mieliau šoktų nuo paviršiaus iki adatos, o šis srautas – elektros srovė, išmatuojamas. Adata juda paviršiumi, o paviršius atrodo arčiau ar toliau nuo galiuko, o srovė keičiasi – mažėjant atstumui ji stiprėja, o didėjant – silpnesnė. Stebėdami srovę (arba, atvirkščiai, judindami adatą aukštyn ir žemyn, kad išlaikytumėte DC) skenuojant paviršių, mikroskopas padaro išvadą apie šio paviršiaus formą ir dažnai būna pakankamai detalių, kad būtų galima pamatyti atskirus atomus.

Ryžiai. 6

Tuneliavimas atlieka daugybę kitų vaidmenų gamtoje ir šiuolaikinės technologijos.

Tuneliavimas tarp skirtingo gylio spąstų

Dabar tarkime, kad vienas elektronų gaudyklė pav. 4 gilesnis už kitą – lygiai toks pat, kaip vienas dubuo pav. 2 buvo gilesnis už kitą (žr. 7 pav.). Nors elektronas gali tuneliuoti bet kuria kryptimi, jam bus daug lengviau tuneliuoti iš seklesnės į gilesnę spąstą nei atvirkščiai. Atitinkamai, jei lauksime pakankamai ilgai, kol elektronas turės pakankamai laiko tuneliuoti bet kuria kryptimi ir grįžti, o tada pradėsime atlikti matavimus, kad nustatytų jo vietą, dažniausiai jį pamatysime giliai įstrigę. (Tiesą sakant, čia irgi yra tam tikrų niuansų, viskas priklauso ir nuo gaudyklės formos). Be to, gylio skirtumas nebūtinai turi būti didelis, kad tuneliavimas iš gilesnės į seklesnes gaudykles taptų itin retas.

Trumpai tariant, tuneliavimas paprastai vyks abiem kryptimis, tačiau tikimybė patekti iš seklių į gilų spąstą yra daug didesnė.

Ryžiai. 7

Būtent šią savybę naudoja skenuojantis tunelinis mikroskopas, siekdamas užtikrinti, kad elektronai judėtų tik viena kryptimi. Iš esmės mikroskopo adatos galiukas yra įstrigęs giliau nei tiriamas paviršius, todėl elektronai mieliau eina tuneliu nuo paviršiaus iki adatos, o ne atvirkščiai. Tačiau mikroskopas veiks priešingu atveju. Spąstai daromi gilesni arba seklesni, naudojant energijos šaltinį, kuris sukuria potencialų skirtumą tarp galiuko ir paviršiaus, kuris sukuria energijos skirtumą tarp antgalio ir elektronų ant paviršiaus. Kadangi gana lengva priversti elektronus tuneliuoti dažniau viena kryptimi nei kita, šis tuneliavimas tampa praktiškai naudingas naudoti elektronikoje.

TUNELIO EFEKTAS(tuneliavimas) - sistemos kvantinis perėjimas per judėjimo sritį, kurią draudžia klasika mechanika. Tipiškas pavyzdys toks procesas – dalelės praėjimas potencialus barjeras kai jos energija mažesnis už barjero aukštį. Dalelių impulsas ršiuo atveju nustatoma iš santykio Kur U(x)- potencialas dalelių energija ( T- masė), būtų barjero viduje, įsivaizduojamas dydis. IN kvantinė mechanika dėka neapibrėžtumo santykiai Tarp impulso ir koordinatės tampa įmanomas pobarjerinis judėjimas. Dalelės banginė funkcija šioje srityje nyksta eksponentiškai, o kvaziklasikinėje atvejis (žr Pusiau klasikinis aproksimacija)jo amplitudė išėjimo iš po užtvaros taške nedidelė.

Viena iš problemų formuluočių apie potencialo perėjimą. barjeras atitinka atvejį, kai ant barjero krenta stacionarus dalelių srautas ir reikia rasti perduodamo srauto reikšmę. Tokioms problemoms spręsti įvedamas koeficientas. barjero skaidrumas (tunelio perėjimo koeficientas) D, lygus santykiui perduodamų ir krintančių srautų intensyvumas. Iš laiko grįžtamumo išplaukia, kad koeficientas. Skaidrės, skirtos perėjimui „pirmyn“ ir atgal, yra vienodos. Vienmačiu atveju koeficientas. skaidrumas gali būti parašytas kaip

integracija vykdoma klasikiniu požiūriu neprieinamame regione, X 1,2 - lūžio taškai, nustatyta iš sąlygos Klasikinės ribos posūkio taškuose. mechanika, dalelės impulsas tampa lygus nuliui. D Koef.

0 apibrėžimui reikalingas tikslus kvantinės mechanikos sprendimas. užduotis.

Jeigu tenkinama kvaziklasikiškumo sąlyga per visą užtvaros ilgį, išskyrus tiesioginę posūkio taškų apylinkės x D 1,2 koeficientas D 0 nuo vieneto gali būti, pavyzdžiui, tais atvejais, kai potencialo kreivė. energija iš vienos barjero pusės eina taip smarkiai, kad beveik klasikinė aproksimacija ten netaikoma arba kai energija artima barjero aukščiui (t.y. eksponento išraiška maža). Skirtas stačiakampio barjero aukščiui U o ir plotis A
koeficientas skaidrumą lemia byla

Kur Užtvaros pagrindas atitinka nulinės energijos D. Kvaziklasikoje atveju

mažas, palyginti su vienybe. Dr. Dalelės praėjimo per barjerą problemos formuluotė yra tokia. Tegul dalelė pradžioje laiko momentas yra būsenoje, artimoje vadinamajam. stacionarios būsenos, kuri atsitiktų su nepraeinamu barjeru (pavyzdžiui, kai kliūtis pakelta nuo potencialus šulinys į aukštį, didesnį už skleidžiamos dalelės energiją).Ši būsena vadinama beveik stacionarus. Taip pat stacionarios būsenos dalelės banginės funkcijos priklausomybę nuo laiko šiuo atveju pateikia daugiklis Sudėtingas kiekis čia pasirodo kaip energija

E , menamoji dalis nustato kvazistacionarios būsenos nykimo tikimybę per laiko vienetą dėl T. e.: Kvaziklasikoje Artėjant prie f-loy (3) nurodytoje tikimybėje yra eksponentinis. to paties tipo koeficientas kaip in-f-le (1). Sferiškai simetriško potencialo atveju. barjeras – tai beveik stacionarios būsenos nykimo iš orbitų tikimybė.

l nustato f-loyČia r 1,2 - radialiniai posūkio taškai, integrandas kurioje jis lygus nuliui. veiksnys

w 0 o ir plotis priklauso nuo judėjimo pobūdžio, pavyzdžiui, klasikinėje leistinoje potencialo dalyje. jis yra proporcingas. klasika dalelės tarp barjero sienelių dažnis. T. e. leidžia suprasti sunkiųjų branduolių a-skilimo mechanizmą. Tarp dalelės ir dukterinio branduolio yra elektrostatinė jėga. atstūmimas nustatomas pagal f-loy Mažais atstumais pagal dydį o ir plotis branduoliai tokie, kad eff. potencialas gali būti laikomas neigiamu:

Dėl to tikimybė

-skilimą suteikia santykis Čia yra skleidžiamos a-dalelės energija. T. e. leidžia termobranduolinės reakcijos ant Saulės ir žvaigždžių dešimčių ir šimtų milijonų laipsnių temperatūroje (žr. Žvaigždžių evoliucija), taip pat antžeminės sąlygos formoje

termobranduoliniai sprogimai arba UTS.. Be galo periodiškam skylių rinkiniui erdvėje kiekvienas lygis virsta energijų zona. Tai siaurų elektronų energijų susidarymo mechanizmas. zonos kristaluose su stipriu elektronų ryšiu su gardelės vietomis.

Jeigu puslaidininkinį kristalą veikia elektros srovė. lauke, tada leidžiamų elektronų energijų zonos erdvėje pasidaro pasvirusios. Taigi, pašto lygis elektronų energija kerta visas zonas. Esant tokioms sąlygoms, tampa įmanomas elektrono perėjimas iš vieno energijos lygio. zonos į kitą dėl T. e. Klasikiškai neprieinama sritis yra uždraustų energijų zona. Šis reiškinys vadinamas. Zenerio gedimas. Kvaziklasikinis aproksimacija čia atitinka nedidelę elektros intensyvumo reikšmę. laukus. Šioje riboje iš esmės nustatoma Zenerio gedimo tikimybė. eksponentinis, pjūvio rodiklyje yra didelis neigiamas. reikšmė, proporcinga draudžiamos energijos pločio santykiui. zona į energiją, kurią elektronas gauna taikomajame lauke per atstumą,

vienodo dydžio vieneto ląstelė. Panašus efektas atsiranda r tuneliniai diodai , kurioje zonos yra pasvirusios dėl puslaidininkių- Ir

n -įrašykite abiejose jų kontakto ribos pusėse. Tuneliavimas atsiranda dėl to, kad zonoje, į kurią eina vežėjas, yra baigtinis neužimtų būsenų tankis. Ačiū T. e. galimas elektrinis srovė tarp dviejų metalų, atskirtų plonu dielektriku. pertvara. Šie metalai gali būti ir normalios, ir superlaidžios būsenos..

IN pastarasis atvejis gali vykti Josephsono efektas T. e. Tokie reiškiniai, atsirandantys stipriose elektros srovėse, yra dėl. laukai, tokie kaip atomų autojonizacija (žr Lauko jonizacija) Ir automatinės elektroninės emisijos iš metalų. Abiem atvejais elektrinis laukas sudaro baigtinio skaidrumo barjerą. Kuo stipresnis elektrinis kuo skaidresnis barjeras ir tuo stipresnis elektronų srovė

pagamintas iš metalo. Remiantis šiuo principu skenuojantis tunelinis mikroskopas- prietaisas, kuris matuoja tunelio srovę skirtingus taškus tiriamo paviršiaus ir teikiant informaciją apie jo nevienalytiškumo pobūdį. T. e. įmanoma ne tik kvantinės sistemos ah, susidedantis iš vienos dalelės. Taigi, pavyzdžiui, žemos temperatūros judėjimas kristaluose gali būti siejamas su paskutinės dislokacijos dalies, susidedančios iš daugelio dalelių, tuneliu. Esant tokio pobūdžio problemoms, linijinis išnirimas gali būti pavaizduotas kaip elastinga styga, iš pradžių gulinti išilgai ašies adresu skirtingus taškus, o jo reljefas išilgai ašies X yra vietinių minimumų seka, kurių kiekvienas yra mažesnis už kitą tam tikru dydžiu, kuris priklauso nuo kristalui veikiančios mechaninės jėgos. . Dislokacijos judėjimas, veikiamas šio įtempio, yra sumažinamas iki tuneliavimo į gretimą apibrėžtą minimumą. dislokacijos segmentas su vėlesniu jo likusios dalies traukimu ten. To paties tipo tunelio mechanizmas gali būti atsakingas už judėjimą krūvio tankio bangos Peierlse (žr).

Peierlso perėjimas Kur Tokių daugiamačių kvantinių sistemų tuneliavimo efektams apskaičiuoti patogu naudoti pusiau klasikinius metodus. banginės funkcijos vaizdavimas formoje S Tokių daugiamačių kvantinių sistemų tuneliavimo efektams apskaičiuoti patogu naudoti pusiau klasikinius metodus. banginės funkcijos vaizdavimas formoje- klasika sistemos veiksmas. Dėl T. e. menama dalis yra reikšminga

, kuris lemia bangos funkcijos slopinimą klasikiniu būdu neprieinamoje srityje.

Jai apskaičiuoti naudojamas sudėtingų trajektorijų metodas. Kvantinės dalelės įveikimo potencialas. barjerą galima prijungti prie termostato. Klasikoje Mechaniškai tai atitinka judesį su trintimi. Taigi, norint apibūdinti tuneliavimą, būtina naudoti teoriją, vadinamą išsklaidymo. Tokio pobūdžio samprotavimai turi būti naudojami siekiant paaiškinti dabartinių Josephsono kontaktų būsenų baigtinį gyvenimą. Tokiu atveju atsiranda tuneliavimas. kvantinė dalelė per barjerą, o termostato vaidmenį atlieka normalūs elektronai. Lit.: Landau L.D., Lifshits E.M., Quantum Mechanics, 4th ed., M., 1989; Ziman J., Kietojo kūno teorijos principai, vert. iš anglų k., 2 leidimas, M., 1974; Baz A. I., Zeldovich Ya B., Perelomov A. M., Sklaida, reakcijos ir skilimas nereliatyvistinėje kvantinėje mechanikoje, 2 leidimas, M., 1971; Tunelio reiškiniai in kietosios medžiagos.

, vert. iš anglų k., M., 1973; Likharev K.K., Įvadas į Josephsono sandūrų dinamiką, M., 1985 m.

B. I. Ivlevas > Kvantinis tunelis Naršyti

kvantinio tunelio efektas

. Sužinokite, kokiomis sąlygomis atsiranda tunelio regėjimo efektas, Schrödingerio formulė, tikimybių teorija, atominės orbitalės.

• Jei objektas neturi pakankamai energijos, kad galėtų prasibrauti pro barjerą, tada jis gali tuneliuoti per įsivaizduojamą erdvę kitoje pusėje.

Mokymosi tikslas

• Nustatykite veiksnius, įtakojančius tuneliavimo tikimybę.
• Pagrindiniai punktai kyla dėl įsivaizduojamos komponentės Šriodingerio formulės. Kadangi jis yra bet kurio objekto banginėje funkcijoje, jis gali egzistuoti įsivaizduojamoje erdvėje.
• Tuneliavimas mažėja didėjant kūno masei ir didėjant atotrūkiui tarp objekto energijų ir barjero.

Terminas

• Tuneliavimas – tai kvantinis mechaninis dalelės praėjimas per energijos barjerą.

Kaip atsiranda tunelio efektas? Įsivaizduokite, kad metate kamuolį, bet jis akimirksniu dingsta, neliesdamas sienos, ir pasirodo kitoje pusėje. Siena čia išliks nepažeista. Keista, bet yra ribota tikimybė, kad šis įvykis išsipildys. Reiškinys vadinamas kvantinio tunelio efektu.

Makroskopiniu lygmeniu tuneliavimo galimybė išlieka nereikšminga, tačiau ji nuolat stebima nanoskalėje. Pažiūrėkime į atomą su p orbitale. Tarp dviejų skilčių yra mazginė plokštuma. Yra tikimybė, kad elektroną galima rasti bet kuriame taške. Tačiau elektronai juda iš vienos skilties į kitą kvantinis tunelis. Jie tiesiog negali būti mazgų zonoje ir keliauja per įsivaizduojamą erdvę.

Raudonos ir mėlynos skiltys rodo tūrius, kuriuose yra 90% tikimybė rasti elektroną bet kuriuo laiko intervalu, jei orbitos zona yra užimta

Laikinoji erdvė neatrodo tikra, tačiau ji aktyviai dalyvauja Schrödingerio formulėje:

Visa materija turi banginį komponentą ir gali egzistuoti įsivaizduojamoje erdvėje. Objekto masės, energijos ir energijos aukščio derinys padės suprasti tuneliavimo tikimybės skirtumą.

Kai objektas artėja prie barjero, bangos funkcija pasikeičia iš sinusinės bangos į eksponentiškai susitraukiančią. Schrödingerio formulė:

Tuneliavimo tikimybė mažėja, nes didėja objekto masė ir didėja tarpas tarp energijų. Bangos funkcija niekada nepriartėja prie 0, todėl nanoskalėse tuneliavimas yra toks įprastas.