• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Zjawisko tunelowe



    Podstrony: 1 [2] [3] [4]
    Przeczytaj także...
    Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.Zasada zachowania energii – empiryczne prawo fizyki, stwierdzające, że w układzie izolowanym suma wszystkich rodzajów energii układu jest stała (nie zmienia się w czasie). W konsekwencji, energia w układzie izolowanym nie może być ani utworzona, ani zniszczona, może jedynie zmienić się forma energii. Tak np. podczas spalania wodoru w tlenie energia chemiczna zmienia się w energię cieplną.

    Zjawisko tunelowe zwane też efektem tunelowymzjawisko przejścia cząstki przez barierę potencjału o wysokości większej niż energia cząstki, opisane przez mechanikę kwantową. Z punktu widzenia fizyki klasycznej stanowi paradoks łamiący klasycznie rozumianą zasadę zachowania energii, gdyż cząstka przez pewien czas przebywa w obszarze zabronionym przez zasadę zachowania energii.

    Dioda tunelowa, rzadziej dioda Esakiego – dioda półprzewodnikowa, która dla pewnego zakresu napięć polaryzujących charakteryzuje się ujemną rezystancją dynamiczną.Fizyka klasyczna – określenie wszystkich gałęzi fizyki, które w swych badaniach z rozmaitych względów nie uwzględniają efektów kwantowych. Obejmuje między innymi:

    Zjawisko to zostało w 1928 roku zaproponowane przez Gamowa do wyjaśnienia rozpadu jąder. Wykorzystując zjawisko tunelowe, Gamow dokonał obliczeń prowadzących do rezultatów zgodnych z doświadczeniem. Wkrótce obliczenia te zostały potwierdzone przez Condona i Gurneya, którzy uzyskali również rozwiązania dla przypadku syntezy jąder poprzez dołączanie nowych nukleonów. Born uogólnił efekt tunelowy na inne układy kwantowe, nie tylko te związane z potencjałem jądrowym.

    Nukleony – wspólna nazwa protonów i neutronów, czyli podstawowych cząstek tworzących jądro atomu. Nukleony składają się z kwarków. Choć przez obecne teorie cząstek protony i neutrony nie są uznawane za cząstki elementarne, ale z historycznych względów zalicza się je do cząstek elementarnych.Półprzewodniki − najczęściej substancje krystaliczne, których konduktywność (przewodnictwo właściwe) może być zmieniana w szerokim zakresie (np. 10 do 10 S/cm) poprzez domieszkowanie, ogrzewanie, oświetlenie bądź inne czynniki. Przewodnictwo typowego półprzewodnika plasuje się między przewodnictwem metali i dielektryków.

    Cząstka klasyczna w dole potencjału[ | edytuj kod]

    Rozpatrzmy dla uproszczenia cząstkę o jednym stopniu swobody mogącą poruszać się tylko wzdłuż osi OX. Niech cząstka ta ma energię kinetyczną Ek i znajduje się w dole potencjału. Potencjał ten reprezentowany jest przez energię potencjalną cząstki Ep(x). Energia cząstki jest sumą energii kinetycznej i potencjalnej

    Rozpad alfa (przemiana α) – reakcja jądrowa rozpadu, w której emitowana jest cząstka α (jądro helu 2 4 He 2 + {displaystyle _{2}^{4}{hbox{He}}^{2+}} ). Strumień cząstek alfa emitowanych przez rozpadające się jądra atomowe nazywa się promieniowaniem alfa.Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.

    Ponieważ energia kinetyczna jest nieujemna, klasyczna fizyka dopuszcza tylko ruch w obszarach gdzie

    Cząstka (korpuskuła) – w tradycyjnym znaczeniu, to każdy fragment materii, który ma kształt mniej lub bardziej zbliżony do sfery i jest na tyle mały, że nie można go zobaczyć gołym okiem. W tym określeniu informacja o kształcie nie dotyczy cząstek elementarnych (zob. fizyka cząstek elementarnych), w przypadku których nie ma żadnego sensu mówić o ich kształcie, gdyż ich "zachowanie" trudno jest sobie wyobrażać w kategoriach makroskopowych wyobrażeń zmysłowych.Wydawnictwa Naukowo-Techniczne (WNT) – polskie wydawnictwo założone w 1949 z siedzibą w Warszawie, do 1961 działało pod firmą Państwowe Wydawnictwa Techniczne.

    Zatem cząstka może przebywać w obszarach x1 < x < x2 oraz x > x3, natomiast w obszarze x2 < x < x3 nie może się znaleźć, ponieważ jej energia kinetyczna byłaby wówczas mniejsza od zera.

    Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

    Cząstkę taką można traktować jak piłkę toczącą się wewnątrz dołka. Piłka będzie wtaczać się na ściankę dołka tylko do momentu, w którym straci całą energię kinetyczną.

    Cząstka kwantowa w dole potencjału[ | edytuj kod]

    Cząstka α uwalniająca się z potencjału jądra (zielona linia) dzięki zjawisku tunelowemu

    W zakresie odległości porównywalnych z rozmiarem atomu dominuje opis kwantowomechaniczny z zastosowaniem praw mechaniki kwantowej. Za cząstkę kwantową można uważać elektron w stanie stacjonarnym w potencjale atomu lub nukleon w potencjale jądra. W mechanice kwantowej cząstka nie jest bryłą sztywną o określonej wielkości i sprecyzowanym położeniu, choć interpretacja funkcji falowej stanu stacjonarnego powinna skłaniać do przeciwnego wniosku (jeżeli funkcję falową interpretować jako falę mechaniczną, wówczas cząstka powinna się znajdować zawsze pośrodku jamy potencjału; stacjonarność rozwiązań w dowolnej chwili pozbawiłaby cząstkę jakiegokolwiek ruchu, jeżeli tej nie towarzyszyłaby zmiana poziomów energetycznych). Jest reprezentowana przez funkcję falową, która określa prawdopodobieństwo lokalizacji cząstki w określonym obszarze przestrzeni poprzez kwadrat modułu funkcji falowej w tym obszarze.

    Fala stojąca – fala, której grzbiety i doliny nie przemieszczają się. Fala stojąca powstaje na skutek interferencji dwóch takich samych fal poruszających się w przeciwnych kierunkach. Zwykle efekt ten powstaje np. poprzez nałożenie na falę biegnącą fali odbitej.George Gamow (ros. Георгий Антонович Гамов, ur. 4 marca 1904 w Odessie – zm. 19 sierpnia 1968 w Boulder, Kolorado) – amerykański fizyk jądrowy i kosmolog, pochodzenia rosyjskiego.

    Postać funkcji falowej w konkretnym obszarze przestrzeni zakłada się, a następnie rozwiązuje równanie Schrödingera dla tego obszaru. Jeżeli analizowany jest jednowymiarowy ruch cząstki, czyli tylko wzdłuż wyróżnionej osi, w polu zadanego potencjału, wówczas do opisu stosuje się równanie Schrödingera w postaci

    Jest to tak zwane równanie Schrödingera bez czasu ze stacjonarnym, czyli niezależnym od czasu rozwiązaniem odpowiadającym fali stojącej i stałą energią stanu cząstki. Zakłada się, że wewnątrz dołu potencjału równanie to ma rozwiązanie w postaci superpozycji dwu funkcji falowych interpretowanych jako fale biegnące w przeciwnych kierunkach; dodatnim i ujemnym wzdłuż osi OX

    Zjawisko fizyczne – przemiana, na skutek której zmieniają się właściwości fizyczne ciała lub obiektu fizycznego.Energia potencjalna – energia jaką ma układ ciał umieszczony w polu sił zachowawczych, wynikająca z rozmieszczenia tych ciał. Równa jest pracy, jaką trzeba wykonać, aby uzyskać daną konfigurację ciał, wychodząc od innego rozmieszczenia, dla którego umownie przyjmuje się jej wartość równą zero. Konfigurację odniesienia dla danego układu fizycznego dobiera się zazwyczaj w ten sposób, aby układ miał w tej konfiguracji minimum energii potencjalnej. Podobnie jak pracę, energię potencjalną mierzy się w dżulach [J].

    Zakłada się istnienie rozwiązania równania w postaci funkcji falowej w obszarze jamy potencjału, wewnątrz bariery z czysto urojoną wartością współczynnika k, która opisuje tłumienie fali w obszarze dużych wartości potencjału, jak i założoną postać funkcji falowej poza barierą, czyli

    Zasada nieoznaczoności (zasada nieoznaczoności Heisenberga lub zasada nieokreśloności) − reguła, która mówi, że istnieją takie pary wielkości, których nie da się jednocześnie zmierzyć z dowolną dokładnością. O wielkościach takich mówi się, że nie komutują. Akt pomiaru jednej wielkości wpływa na układ tak, że część informacji o drugiej wielkości jest tracona. Zasada nieoznaczoności nie wynika z niedoskonałości metod ani instrumentów pomiaru, lecz z samej natury rzeczywistości.Skaningowy mikroskop tunelowy (STM od ang. Scanning Tunneling Microscope) – rodzaj SPM, mikroskopu ze skanującą sondą (ang. Scanning Probe Microscope) – umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni materiałów przewodzących ze zdolnością rozdzielczą rzędu pojedynczego atomu. Uzyskanie obrazu powierzchni jest możliwe dzięki wykorzystaniu zjawiska tunelowego, od którego przyrząd ten wziął swoją nazwę. W rzeczywistości STM nie rejestruje fizycznej topografii próbki, ale dokonuje pomiaru obsadzonych i nieobsadzonych stanów elektronowych blisko powierzchni Fermiego. Ten sam skrót używany jest do określenia gałęzi mikroskopii – STM (ang. Scanning Tunneling Microscopy).

    Poza barierą potencjału nie istnieje rozwiązanie, które można by interpretować jako falę odbitą, jeżeli miałaby to być jedyna bariera potencjału, dlatego funkcja falowa w tym obszarze nie jest superpozycją. Funkcja falowa musi pozostawać ciągła na granicy obszarów z różną wartością potencjału.

    Prawdopodobieństwo – ogólne określenie jednego z wielu pojęć służących modelowaniu doświadczenia losowego poprzez przypisanie poszczególnym zdarzeniom losowym liczb, zwykle z przedziału jednostkowego (w zastosowaniach często wyrażanych procentowo), wskazujących szanse ich zajścia. W rozumieniu potocznym wyraz „prawdopodobieństwo” odnosi się do oczekiwania względem rezultatu zdarzenia, którego wynik nie jest znany (niezależnie od tego, czy jest ono w jakimś sensie zdeterminowane, miało miejsce w przeszłości, czy dopiero się wydarzy); w ogólności należy je rozumieć jako pewną miarę nieprzewidywalności.Promieniowanie alfa – promieniowanie jonizujące emitowane przez rozpadające się jądra atomowe, będące strumieniem cząstek alfa, które są jądrami helu.

    Z tego, że amplituda B jest mniejsza od amplitudy A, zaś kwadrat amplitudy funkcji falowej określa prawdopodobieństwo znalezienia cząstki w danym miejscu, wynika istnienie niezerowego prawdopodobieństwa, że rozwiązanie istnieje poza jamą potencjału, czyli niezerowe prawdopodobieństwo znalezienia tam cząstki.

    Współczynnik przenikania[ | edytuj kod]

    Prawdopodobieństwo przeniknięcia cząstki przez barierę potencjału równe jest ilorazowi kwadratów amplitud B i A

    Max Born (ur. 11 grudnia 1882 we Wrocławiu, zm. 5 stycznia 1970 w Getyndze) – pochodzący z zasymilowanej wielkomieszczańskiej rodziny niemiecko-żydowskiej matematyk i fizyk, laureat nagrody Nobla (1954).Bariera potencjału - ograniczony obszar (zazwyczaj niewielki), w którym energia potencjalna cząstki (punktu materialnego) przyjmuje wartości większe niż w jego otoczeniu.

    i nazywany jest współczynnikiem przenikania lub współczynnikiem transmisji. Wartość tego współczynnika zależy od energii stanu stacjonarnego cząstki, wysokości i rozciągłości oraz kształtu bariery potencjału, w tym od względnej energii cząstki w obszarze jamy potencjału. Przybliżony wzór na współczynnik przenikania dla bariery o dowolnym kształcie ma postać

    Kontrolowana synteza termojądrowa - reakcja termojądrowa, która miałaby podlegać kontrolowanemu przebiegowi. Główną motywacją kontrolowania syntezy termojądrowej jest wykorzystanie jej jako źródła energii.Prawo Coulomba – jedno z podstawowych praw fizyki, opisujące siłę oddziaływania elektrostatycznego ładunków elektrycznych. Zostało opublikowane w 1785 przez francuskiego fizyka Charlesa Coulomba.

    Ciągłe i skomplikowane zmiany potencjału przybliża się obszarami założonych stałych wartości potencjału – przybliżenie WKB.

    Amplituda w ruchu drgającym i w ruchu falowym jest to największe wychylenie z położenia równowagi. Jednostka amplitudy zależy od rodzaju ruchu drgającego: dla drgań mechanicznych jednostką może być metr, jednostka gęstości lub ciśnienia (np. dla fali podłużnej); dla fali elektromagnetycznej tą jednostką będzie V/m.Jądro atomowe – konglomerat cząstek elementarnych będący centralną częścią atomu zbudowany z jednego lub więcej protonów i neutronów, zwanych nukleonami. Jądro stanowi niewielką część objętości całego atomu, jednak to w jądrze skupiona jest prawie cała masa. Przemiany jądrowe mogą prowadzić do wyzwolenia ogromnych ilości energii. Niewłaściwe ich wykorzystanie może stanowić zagrożenie.


    Podstrony: 1 [2] [3] [4]




    Warto wiedzieć że... beta

    Punkt materialny (masa punktowa) – ciało fizyczne obdarzone masą, ale mające nieskończenie małe rozmiary (będące punktem).
    Wydawnictwo Naukowe PWN SA – wydawnictwo z siedzibą w Warszawie, założone w 1951, w obecnej formie prawnej działające od 1997. Wydawnictwo Naukowe PWN SA stanowi jednostkę dominującą Grupy kapitałowej PWN, w skład której wchodzi kilkanaście przedsiębiorstw, głównie wydawnictw.
    Słońce (łac. Sol, Helius, gr. Ἥλιος Hḗlios) – gwiazda centralna Układu Słonecznego, wokół której krąży Ziemia, inne planety tego układu, planety karłowate oraz małe ciała Układu Słonecznego. Słońce to najjaśniejszy obiekt na niebie i główne źródło energii docierającej do Ziemi.
    Zjawisko, fenomen (gr. phainomenon obserwowany) – pojęcie filozoficzne oznaczające to, co dane jest w poznaniu zmysłowym, a więc obrazy, dźwięki, zapachy, smaki itd.
    Przewodnik elektryczny – substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny, a przewodzenie prądu ma charakter elektronowy. Atomy przewodnika tworzą wiązania, w których elektrony walencyjne (jeden, lub więcej) pozostają swobodne (nie związane z żadnym z atomów), tworząc w ten sposób tzw. gaz elektronowy.
    Termodynamika – nauka o energii, dział fizyki zajmujący się badaniem energetycznych efektów wszelkich przemian fizycznych i chemicznych, które wpływają na zmiany energii wewnętrznej analizowanych układów. Wbrew rozpowszechnionym sądom termodynamika nie zajmuje się wyłącznie przemianami cieplnymi, lecz także efektami energetycznymi reakcji chemicznych, przemian z udziałem jonów, przemianami fazowymi, a nawet przemianami jądrowymi i energią elektryczną.
    Reakcja termojądrowa, synteza jądrowa lub fuzja jądrowa – zjawisko polegające na złączeniu się dwóch lżejszych jąder w jedno cięższe. W wyniku fuzji mogą powstawać obok nowych jąder też wolne neutrony, protony, cząstki elementarne i cząstki alfa.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.035 sek.