隧穿效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)的相關(guān)例子

來(lái)源：整理時(shí)間：2024-11-21 03:34:42 編輯：智能門戶手機(jī)版

本文目錄一覽

1，量子隧穿效應(yīng)的相關(guān)例子
2，量子隧穿效應(yīng)違背能量守恒嗎
3，什么是單電子遂穿現(xiàn)象
4，量子的隧道效應(yīng)是什么意思
5，量子隧穿效應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)
6，隧道效應(yīng)指什么

1，量子隧穿效應(yīng)的相關(guān)例子

阿爾法衰變就是因?yàn)榘柗Ｗ訑[脫了本來(lái)不可能擺脫的強(qiáng)力的束縛而“逃出”原子核。掃描隧道顯微鏡是量子隧穿效應(yīng)的主要應(yīng)用之一。掃描隧道顯微鏡可以克服普通光學(xué)顯微鏡像差的限制，通過隧穿電子掃描物體表面，從而辨別遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光波長(zhǎng)的物體。理論上，宏觀物體也能發(fā)生隧穿效應(yīng)。人也有可能穿過墻壁，但要求組成這個(gè)人的所有微觀粒子都同時(shí)穿過墻壁，其實(shí)際上幾乎是完全不可能，以至于人類歷史以來(lái)還沒有成功的紀(jì)錄。

量子隧穿效應(yīng)的相關(guān)例子

2，量子隧穿效應(yīng)違背能量守恒嗎

又稱隧穿效應(yīng)，勢(shì)壘貫穿。按照經(jīng)典理論，總能量低于勢(shì)壘是不能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的。但依量子力學(xué)觀點(diǎn)，無(wú)論粒子能量是否高于勢(shì)壘，都不能肯定粒子是否能越過勢(shì)壘，只能說(shuō)出粒子越過勢(shì)壘概率的大小。它取決于勢(shì)壘高度、寬度及粒子本身的能量。能量高于勢(shì)壘的、運(yùn)動(dòng)方向適宜的未必一定反應(yīng)，只能說(shuō)反應(yīng)概率較大。而能量低于勢(shì)壘的仍有一定概率實(shí)現(xiàn)反應(yīng)，即可能有一部分粒子(代表點(diǎn))穿越勢(shì)壘(也稱勢(shì)壘穿透barrier penetration)，好像從大山隧道通過一般。這就是隧道效應(yīng)。據(jù)報(bào)道，兩位德國(guó)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)是讓微波光子粒子通過兩個(gè)棱鏡并進(jìn)行觀測(cè)得出。當(dāng)兩個(gè)棱鏡分開時(shí)，大部分粒子都被第一個(gè)棱鏡反射然后被探測(cè)器發(fā)現(xiàn)。但是，他們發(fā)現(xiàn)，有部分粒子卻“隧穿”過了兩個(gè)棱鏡之間的間隙并被第二個(gè)棱鏡反射回到探測(cè)器。盡管這部分粒子比大部分粒子穿越的距離要長(zhǎng)，但是，兩部分粒子卻是同時(shí)被探測(cè)器發(fā)現(xiàn)。這也就是說(shuō)，產(chǎn)生“隧穿”的光子粒子的速度超出了光速。這是唯一違反狹義相對(duì)論的一種現(xiàn)象

不違背，如果在勢(shì)壘中觀測(cè)到了粒子，那是波函數(shù)已經(jīng)坍縮了。這時(shí)候這個(gè)波函數(shù)就不具備一個(gè)特定的能量。不可能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)位置和能量。

量子隧穿效應(yīng)違背能量守恒嗎

3，什么是單電子遂穿現(xiàn)象

單電子遂穿現(xiàn)象即單電子隧道效應(yīng)（singleelectrontunnelingeffect）一個(gè)包含極少量電子，具有極小電容值的粒子稱為庫(kù)侖島，其能量由電勢(shì)能及電子間互作用庫(kù)侖能組成，可表示為E=-QVg Q2/2C。當(dāng)庫(kù)侖島上增加或減少一個(gè)電子時(shí)，其能量增加e2/C。單個(gè)電子進(jìn)入或離開庫(kù)侖島需要e2/C的激活能。在極低溫和小偏壓下，導(dǎo)體內(nèi)的電子不具備e2/C的能量，故電子不能穿越庫(kù)侖島，此現(xiàn)象稱為庫(kù)侖阻塞。通過給庫(kù)侖島加?xùn)艍嚎梢愿淖兤潆妱?shì)能及總能量，在某個(gè)特定的柵壓下，庫(kù)侖島總電荷Q=Ne和Q=(n 1)e的最小能量是簡(jiǎn)并的，即態(tài)密度間隙消失。此時(shí)，即發(fā)生單個(gè)電子隧穿庫(kù)侖島的現(xiàn)象，稱為單電子隧穿效應(yīng)。

微觀的量子不確定性效應(yīng)使電子可以在某一刻獲得極大的能量，從而越過能量勢(shì)壘，進(jìn)行電子遂穿

由薛定諤方程的非無(wú)窮勢(shì)壘解描述的一種現(xiàn)象，電子有可能穿過勢(shì)能大于其本身的勢(shì)壘，你要想具體的了解。高等教育出版社出的原子物理110頁(yè)寫的很明確。

電子在能量小于勢(shì)壘時(shí)仍能貫穿勢(shì)壘的現(xiàn)象，稱為隧穿現(xiàn)象。好比一個(gè)人沒有足夠的力氣到達(dá)山頂，他仍然能夠翻過山出現(xiàn)在山的另一側(cè)。在微觀世界里，要用概率來(lái)描述，我們只能說(shuō)電子在空間某處出現(xiàn)的概率是多少。單電子在空間各處都是有存在的概率的，只是在不同的地方概率不同。只要是勢(shì)壘不是無(wú)限高，那么電子總是會(huì)有一定的概率出現(xiàn)在勢(shì)壘的另一側(cè)，只是出現(xiàn)的概率要比沒有勢(shì)壘時(shí)低得多。量子力學(xué)書里讓人算過一輛停在車庫(kù)內(nèi)的車穿過墻壁到達(dá)房?jī)?nèi)的概率呢！這個(gè)概率也是存在的，不過太小了，以至于不可能在現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)。如果從不確定性原理來(lái)考慮的話，有這樣的式子：能量的不確定性乘以時(shí)間的不確定性大于等于普朗克常量/4。因此只要時(shí)間確定性很高的話，物體的能量就可以有很大的不確定度，也就是說(shuō)能量可以達(dá)到很高或者很低的值，所以不管原來(lái)電子的能量是否高過勢(shì)壘，它都有一定幾率傳過去。

高能電子，以巨大的動(dòng)能貫穿外接電場(chǎng)形成的勢(shì)磊也叫勢(shì)磊貫穿，量子力學(xué) 中有具體闡述

什么是單電子遂穿現(xiàn)象

4，量子的隧道效應(yīng)是什么意思

宏觀量子隧道效應(yīng)是基本的量子現(xiàn)象之一，即當(dāng)微觀粒子的總能量小于勢(shì)壘高度時(shí)，該粒子仍能穿越這一勢(shì)壘。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強(qiáng)度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效應(yīng)，稱為宏觀的量子隧道效應(yīng)。早期曾用來(lái)解釋納米鎳粒子在低溫繼續(xù)保持超順磁性。近年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)Fe－Ni薄膜中疇壁運(yùn)動(dòng)速度在低于某一臨界溫度時(shí)基本上與溫度無(wú)關(guān)。于是，有人提出量子理想的零點(diǎn)震動(dòng)可以在低溫起著類似熱起伏的效應(yīng)。從而使零溫度附近微顆粒磁化矢量的重取向，保持有限的馳豫時(shí)間，即在絕對(duì)零度仍然存在非零的磁化反轉(zhuǎn)率。宏觀量子隧道效應(yīng)的研究對(duì)基礎(chǔ)研究及實(shí)用都有著重要的意義，它限定了磁帶、磁盤進(jìn)行信息貯存的時(shí)間極限。量子尺寸效應(yīng)，隧道效應(yīng)將會(huì)是未來(lái)電子器件的基礎(chǔ)，或者它確立了現(xiàn)存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限。當(dāng)電子器件進(jìn)一步細(xì)微化時(shí)，必須要考慮上述的量子效應(yīng)。上述的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及量子隧道效應(yīng)都是納米微粒與納米固體的基本特性。除此之外，納米材料還有在此基礎(chǔ)上的介電限域效應(yīng)、表面缺陷、量子隧穿等。這些特性使納米微粒和納米固體表現(xiàn)出許多奇異的物理、化學(xué)性質(zhì)，出現(xiàn)一些“反?，F(xiàn)象”。例如金屬為導(dǎo)體，在低溫時(shí)納米金屬微粒由于量子尺寸效應(yīng)會(huì)呈現(xiàn)電絕緣性；一般PbTiO3，BaTiO3和SrTiO3等是典型鐵電體，但當(dāng)其尺寸進(jìn)入納米數(shù)量級(jí)就會(huì)變成順電體；鐵磁性的物質(zhì)進(jìn)入納米尺度（～5nm）時(shí)，由多疇變成單疇，于是顯示極強(qiáng)順磁效應(yīng)；當(dāng)粒徑為十幾納米的氮化硅微粒組成了納米陶瓷時(shí)，已不具有典型共價(jià)鍵特征，界面鍵結(jié)構(gòu)出現(xiàn)部分極性，在交流電下電阻很??；化學(xué)惰性極高的金屬鉑制成納米粒子（鉑黑）后，卻成為活性極好的催化劑；金屬由于光反射現(xiàn)象呈現(xiàn)出各種美麗的顏色，而金屬的納米粒子光反射能力顯著降低，通?？傻陀?％，由于小尺寸和表面效應(yīng)使納米粒子對(duì)光吸收表現(xiàn)極強(qiáng)能力；由納米粒子組成的納米固體在較寬譜范圍顯示出對(duì)光的均勻吸收性，納米復(fù)合多層膜在7～17GHz頻率的吸收峰高達(dá)14dB，在10dB水平的吸收頻寬為2GHz；顆粒為6nm的納米Fe晶體的斷裂強(qiáng)度較之多晶Fe提高12倍；納米Cu晶體自擴(kuò)散是傳統(tǒng)晶體的1016至1019倍，是晶界擴(kuò)散的103倍；納米金屬Cu的比熱是傳統(tǒng)純Cu的兩倍；納米固體Pd熱膨脹提高一倍；納米Ag晶體作為稀釋致冷機(jī)的熱交換器效率較傳統(tǒng)材料高30％；納米磁性金屬的磁化率是普通金屬的20倍，而飽和磁矩是普通金屬的1/2。

5，量子隧穿效應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)

量子隧穿效應(yīng)也可以存在于某些化學(xué)反應(yīng)中。此類反應(yīng)中，反應(yīng)物分子的波函數(shù)從反應(yīng)勢(shì)壘穿過即可使反應(yīng)發(fā)生，而在經(jīng)典的化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物分子只有獲得足夠能量，越過活化能的能壘，反應(yīng)才可以發(fā)生（見右圖）。對(duì)于有量子隧穿效應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，可通過向阿倫尼烏斯方程中加入一個(gè)修正因子Q，將反應(yīng)速率k、溫度T和反應(yīng)的能壘E（類似于活化能Ea） m是發(fā)生隧穿的粒子的質(zhì)量，2a是位勢(shì)壘的寬度從上式可以看出，發(fā)生隧穿的粒子質(zhì)量越?。ǖ虏剂_意波長(zhǎng)越大），勢(shì)壘的寬度越?。磩?shì)壘越窄），反應(yīng)受量子隧穿效應(yīng)的影響的可能性越大。因此一般發(fā)生隧穿的都是電子、氫原子或氘原子，很少有較重元素的原子參與隧穿的。勢(shì)壘的寬度則由粒子隧穿前后所處位置之間的距離所決定，兩個(gè)反應(yīng)位點(diǎn)距離越近，隧穿的程度越大。并且能壘越低，隧穿程度也越大。由于β分別與2a，和質(zhì)量m的平方根成正比，故因子Q受勢(shì)壘寬度的影響比它受粒子質(zhì)量的影響更大一些。驗(yàn)證量子隧穿效應(yīng)存在于化學(xué)反應(yīng)中的一種方法是動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)（KIE）。在KIE實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)的一個(gè)反應(yīng)物的某一原子分別被同一元素質(zhì)量不同的同位素所標(biāo)記，分別進(jìn)行反應(yīng)，通過對(duì)比兩者的反應(yīng)速率，可以得出關(guān)于反應(yīng)機(jī)理的信息。若一個(gè)反應(yīng)的速率控制步驟涉及該同位素與其他元素形成的化學(xué)鍵的斷裂，由于越重的同位素形成的化學(xué)鍵越不容易斷裂，因此使用同一元素不同同位素標(biāo)記的反應(yīng)物參加反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)的速率也應(yīng)該是不同的，重同位素標(biāo)記的反應(yīng)物參與的反應(yīng)速率應(yīng)該較慢。如果這兩種同位素分別是氕和氘（即氫-1和氫-2），通常情況下，kH/kD的值應(yīng)該在6-10之間，也就是說(shuō)，含C-H鍵的反應(yīng)速率是含C-D鍵的反應(yīng)速率的6-10倍。但如果反應(yīng)中存在量子隧穿效應(yīng)，由于質(zhì)量m在因子Q中是處在指數(shù)位置上的，m的變化對(duì)速率的影響很大，因此kH/kD的值應(yīng)該遠(yuǎn)大于10。實(shí)驗(yàn)事實(shí)也證明了這個(gè)假設(shè)。比如在下面的反應(yīng)中，硝基丙烷的阿爾法-氫被有位阻的吡啶去質(zhì)子化，并被碘代，反應(yīng)的KIE值在25 °C時(shí)卻達(dá)到25，意味著反應(yīng)中很可能存在量子隧穿效應(yīng)。[1] 修正項(xiàng)Q的存在，使得存在量子隧穿效應(yīng)反應(yīng)的速率k受溫度T影響很小。相對(duì)于普通的化學(xué)反應(yīng)，在溫度明顯升高或降低時(shí)，此類反應(yīng)的速率通常不會(huì)有很明顯的變化，僅有很小的差異。低溫下，量子隧穿效應(yīng)反而更加明顯，研究此類反應(yīng)也通常在低溫下進(jìn)行。然而，溫度的升高，使一部分分子躍遷到第二振動(dòng)能級(jí)（n=1）上，降低了勢(shì)壘寬度，使反應(yīng)速率加快。這便是速率受溫度影響不為零的緣故。量子隧穿效應(yīng)最常見于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中，尤其是一些含活性中間體的反應(yīng)和某些酶催化的生化反應(yīng)。它是酶能夠顯著增加反應(yīng)速率的一種機(jī)制。酶使用量子隧穿效應(yīng)來(lái)轉(zhuǎn)移電子及氫原子、重氫原子一類的原子核。實(shí)驗(yàn)也顯示出，在某種生理狀況下，甚至連葡萄糖氧化酶（glucose oxydase）的氧原子核都會(huì)發(fā)生量子隧穿效應(yīng)。質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)也是量子隧穿效應(yīng)的例子之一。

6，隧道效應(yīng)指什么

隧道效應(yīng)目錄定義概述原理發(fā)現(xiàn)者用途隧道二極管隧道巨磁電阻效應(yīng) 宏觀量子隧道效應(yīng) 　　隧道效應(yīng)　　 tunnel effect[編輯本段]定義　　由微觀粒子波動(dòng)性所確定的量子效應(yīng)。又稱勢(shì)壘貫穿 ?？紤]粒子運(yùn)動(dòng)遇到一個(gè)高于粒子能量的勢(shì)壘，按照經(jīng)典力學(xué)，粒子是不可能越過勢(shì)壘的；按照量子力學(xué)可以解出除了在勢(shì)壘處的反射外，還有透過勢(shì)壘的波函數(shù)，這表明在勢(shì)壘的另一邊，粒子具有一定的概率，粒子貫穿勢(shì)壘。理論計(jì)算表明，對(duì)于能量為幾電子伏的電子，方勢(shì)壘的能量也是幾電子伏，當(dāng)勢(shì)壘寬度為1埃時(shí) ，粒子的透射概率達(dá)零點(diǎn)幾；而當(dāng)勢(shì)壘寬度為10時(shí)，粒子透射概率減小到10-10 ，已微乎其微?？梢娝淼佬?yīng)是一種微觀世界的量子效應(yīng)，對(duì)于宏觀現(xiàn)象，實(shí)際上不可能發(fā)生?！　≡趧?shì)壘一邊平動(dòng)的粒子，當(dāng)動(dòng)能小于勢(shì)壘高度時(shí)，按經(jīng)典力學(xué)，粒子是不可能穿過勢(shì)壘的。對(duì)于微觀粒子，量子力學(xué)卻證明它仍有一定的概率穿過勢(shì)壘，實(shí)際也正是如此，這種現(xiàn)象稱為隧道效應(yīng)。對(duì)于諧振子，按經(jīng)典力學(xué)，由核間距所決定的位能決不可能超過總能量。量子力學(xué)卻證明這種核間距仍有一定的概率存在，此現(xiàn)象也是一種隧道效應(yīng)。　　隧道效應(yīng)是理解許多自然現(xiàn)象的基礎(chǔ)。[編輯本段]概述　　在兩層金屬導(dǎo)體之間夾一薄絕緣層，就構(gòu)成一個(gè)電子的隧道結(jié)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電子可以通過隧道結(jié)，即電子可以穿過絕緣層，這便是隧道效應(yīng)。使電子從金屬中逸出需要逸出功，這說(shuō)明金屬中電子勢(shì)能比空氣或絕緣層中低．于是電子隧道結(jié)對(duì)電子的作用可用一個(gè)勢(shì)壘來(lái)表示，為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，把勢(shì)壘簡(jiǎn)化成一個(gè)一維方勢(shì)壘。　　所謂隧道效應(yīng)，是指在兩片金屬間夾有極薄的絕緣層（厚度大約為1nm（10-6mm），如氧化薄膜），當(dāng)兩端施加勢(shì)能形成勢(shì)壘V時(shí)，導(dǎo)體中有動(dòng)能E的部分微粒子在E＜V的條件下，可以從絕緣層一側(cè)通過勢(shì)壘V而達(dá)到另一側(cè)的物理現(xiàn)象。　　產(chǎn)生隧道效應(yīng)的原因是電子的波動(dòng)性。按照量子力學(xué)原理，在低速情況下，具有能量（動(dòng)能）E的電子的波長(zhǎng)　　h　　λ=-----------------　　√2mE　?。ㄆ渲校琱——普朗克常數(shù)；m——電子質(zhì)量；E——電子的動(dòng)能），在勢(shì)壘V前：若E＞V，它進(jìn)入勢(shì)壘V區(qū)時(shí)，將波長(zhǎng)改變?yōu)椤　　　λ=----------------------　　√2m（E-V）　　若E＜V時(shí)，雖不能形成有一定波長(zhǎng)的波動(dòng)，但電子仍能進(jìn)入V區(qū)的一定深度。當(dāng)該勢(shì)壘區(qū)很窄時(shí)，即使是動(dòng)能E小于勢(shì)壘V，也會(huì)有一部分電子穿透V區(qū)而自身動(dòng)能E不變。換言之，在E＜V時(shí)，電子入射勢(shì)壘就一定有反射電子波存在，但也有透射波存在。[編輯本段]原理　　經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，物體越過勢(shì)壘，有一閾值能量；粒子能量小于此能量則不能越過，大于此能量則可以越過。例如騎自行車過小坡，先用力騎，如果坡很低，不蹬自行車也能靠慣性過去。如果坡很高，不蹬自行車，車到一半就停住，然后退回去?！　×孔恿W(xué)則認(rèn)為，即使粒子能量小于閾值能量，很多粒子沖向勢(shì)壘，一部分粒子反彈，還會(huì)有一些粒子能過去，好像有一個(gè)隧道，故名隧道效應(yīng)（quantum tunneling）。可見，宏觀上的確定性在微觀上往往就具有不確定性。雖然在通常的情況下，隧道效應(yīng)并不影響經(jīng)典的宏觀效應(yīng)，因?yàn)樗泶茁蕵O小，但在某些特丁的條件下宏觀的隧道效應(yīng)也會(huì)出現(xiàn)。[編輯本段]發(fā)現(xiàn)者

强奸久久久久久久|草草浮力在线影院|手机成人无码av|亚洲精品狼友视频|国产国模精品一区|久久成人中文字幕|超碰在线视屏免费|玖玖欧洲一区二区|欧美精品无码一区|日韩无遮一区二区

隧穿效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)的相關(guān)例子

本文目錄一覽

1，量子隧穿效應(yīng)的相關(guān)例子

2，量子隧穿效應(yīng)違背能量守恒嗎

3，什么是單電子遂穿現(xiàn)象

4，量子的隧道效應(yīng)是什么意思

5，量子隧穿效應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)

6，隧道效應(yīng)指什么

最近更新

相關(guān)文章

問答最新文章

產(chǎn)品排行榜推薦

問答排行榜精選

問答文章排行榜

熱門標(biāo)簽

强奸久久久久久久|草草浮力在线影院|手机成人无码av|亚洲精品狼友视频|国产国模精品一区|久久成人中文字幕|超碰在线视屏免费|玖玖欧洲一区二区|欧美精品无码一区|日韩无遮一区二区

隧穿效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)的相關(guān)例子

本文目錄一覽

1，量子隧穿效應(yīng)的相關(guān)例子

2，量子隧穿效應(yīng)違背能量守恒嗎

3，什么是單電子遂穿現(xiàn)象

4，量子的隧道效應(yīng)是什么意思

5，量子隧穿效應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)

6，隧道效應(yīng)指什么

最近更新

相關(guān)文章

問答最新文章

產(chǎn)品排行榜推薦

問答排行榜精選

問答文章排行榜

熱門標(biāo)簽

隧穿效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)的相關(guān)例子

2，量子隧穿效應(yīng)違背能量守恒嗎

3，什么是單電子遂穿現(xiàn)象

4，量子的隧道效應(yīng)是什么意思

5，量子隧穿效應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)

6，隧道效應(yīng)指什么