量子隧穿效应的本质,量子穿透效应?

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量子穿透效应?

量子穿隧效应或量子隧道效应(Quantum tunnelling effect)为一种量子特性,是如电子等微观粒子能够穿过它们本来无法通过的“墙壁”的现象。这是因为根据量子力学,微观粒子具有波的性质,而有不为零的机率穿过势障壁。

隧道效应的例子

α衰变就是因为α粒子摆脱了本来不可能摆脱的强力的束缚而“逃出”原子核。 扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope)是量子穿隧效应的主要应用之一。扫描隧道显微镜可以克服普通光学显微镜像差(aberration)的限制,通过穿遂电子扫描物体表面,从而辨别大大小于光波长的物体。

宏观物体的隧道效应

理论上,宏观物体也能发生隧道效应。人也有可能穿过墙壁,但要求组成这个人的所有微观粒子都同时穿过墙壁,其实际上几乎是零,以至于人类历史以来还没有成功的纪录。

世界上最大的显微镜?

现今世界上最大倍数的显微镜是扫描隧道电子显微镜,这种显微镜起步就是一亿倍显微镜,能够观测更加清晰的原子表面。

 扫描隧道电子显微镜(scanning tunneling microscope,STM)是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器,利用电子在原子间的量子隧穿效应,将物质表面原子的排列状态转换为图像信息的。在量子隧穿效应中,原子间距离与隧穿电流关系相应。通过移动着的探针与物质表面的相互作用,表面与针尖间的隧穿电流反馈出表面某个原子间电子的跃迁,由此可以确定出物质表面的单一原子及它们的排列状态。

电子隧穿效应谁发现的?

江崎玲于奈于1957年发明了隧道二极管,这器件展示出固体的电子隧穿性质。隧道二极管是首个被发明的量子电子器件。3年后,伊瓦尔·贾埃弗做实验证实在超导体里也会出现量子隧穿效应,因此展示出超导体所具有的能隙,其为BCS理论的重要预测之一。1962年,布赖恩·约瑟夫森发布理论预测,超电流可以穿越过在两个超导体之间由一薄层绝缘氧化物制成的位势障碍,约瑟夫森表示,这是因为成对电子(库柏对)的穿越动作。由于江崎玲于奈与贾埃弗分别“发现半导体和超导体的隧道效应”,约瑟夫森“理论上预测出通过隧道势垒的超电流的性质,特别是那些通常被称为约瑟夫森效应的现象”,他们共同荣获1973年诺贝尔物理学奖。

什么是量子隧道效应?

是量子的一种特性。是量子电子、等微观粒子能够穿过它们本来无法通过的壁垒通道现象。随道效应就是势垒贯穿通道效应。

隧道效应由微观粒子波动性所确定的量子效应。又称势垒贯穿。考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒,按照经典力学,粒子是不可能越过势垒的;按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外,还有透过势垒的波函数,这表明在势垒的另一边,粒子具有一定的概率,粒子贯穿势垒。

约瑟夫森效应属于遂穿效应,但有别于一般的隧道效应,它是库伯电子对通过由超导体间通过弱连接形成约瑟夫森结的超流效应。

量子隧道效应是一种基于量子力学的现象,描述了当粒子遇到一个势垒时,即使其粒子能量低于势垒能量时,粒子仍可以穿过这个势垒。

在经典物理学中,当能量不足时,粒子将被势能垒所束缚,无法通过。但是,量子力学中,粒子是以波的形式存在的,粒子具有概率隧穿过势垒的可能性,这种概率隧穿的现象称为量子隧道效应。

量子隧道效应可以解释一些现象,如放射性衰变、半导体器件工作原理、扫描隧穿显微镜等。例如,在半导体器件中,电子需要穿过电子势垒才能继续流动。在这种情况下,由于电子的波长比势垒宽度小得多,它们可以隧穿过这些势垒,因此电子将继续向前传输。

总之,量子隧道效应是一种基于量子力学的现象,解释了在粒子能量不足时它们仍可以通过势垒的可能性。这个效应在实际应用中有着广泛的应用,如在半导体器件中的应用等。

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