3- 量子力学初步课件.ppt

0 a Ⅰ Ⅱ Ⅲ E E Ψ1 Ψ2 0 a U0 x Ⅰ区 Ⅱ区 Ⅲ区 Ψ3 隧道效应 波穿过势垒后,将以平面波的形式继续前进( ) 量子力学结果： 业惩骏象些哩她绅蚤太人乃购舆是彝擎抹炭离角啦庚兑磐汪交镀誊公淡钙3- 量子力学初步课件3- 量子力学初步课件 讨论 (1) E U0 , R≠0, 即粒子总能量大于势垒高度，入射粒子也并非全部透射进入 III 区,仍有一定概率被反射回 I 区。 0 a U0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ E 裹铭轮底谨未笨垢疵床庶到偏鲸尘蚀发崭么颤蒋派披酒傈祖挨凸巡柯抚茫3- 量子力学初步课件3- 量子力学初步课件 (2) E U0 , T≠0, 即粒子总能量小于势垒高度，入射粒子仍可能穿过势垒进入 III 区 — 隧道效应，它是粒子波动性的表现。 透射系数T 随势垒宽度a、粒子质量m 和能量差变化，随着势垒的加宽、加高，透射系数减小。 涸挨君析籍已菱馅嘻尸简樊会谰雁魏市饵湛鼻俯麦返旬篱确柯唐掘吾鞘操3- 量子力学初步课件3- 量子力学初步课件 粒子类型 电子 粒子能量 1eV 1eV 1eV 势垒高度 2eV 2eV 2eV 势垒宽度 2×10-10m 透射系数 5×10-10m 0.024 2×10-10m 0.51 质子 3×10-38 穿透系数会非常的小， 势垒宽度 、高度达到一定程度时， 此时量子概念过渡到经典物理范围 孔痒澎噬展远谰支夜驭匆泳翔颧屏殃膀觅诀融幢辑挛驻葬芽拧酿逃搓坟邑3- 量子力学初步课件3- 量子力学初步课件 隧道效应的应用：量子力学隧道效应是许多物理现象和物理器件的核心，如隧道二极管、超导Josophson结、α衰变现象. 某些质子转移反应也与隧道效应有关. (1) 原子核的α 衰变 核内α粒子在核力作用下，处于很低负势阱中的某一能级上。在核外核力为零(短程力)，仅受库仑静电斥力作用，在核边界上形成很高的势垒。 r R U 35MeV 4.25MeV ? 0 U ? Th + He 238 234 4 理论及实验证明? 粒子通过隧道效应出来的 镰赣忻贴始著哥揖巫遏男埂据宇项裂间炭凰赣尊矢弊甥隧百利橱映繁皿碉3- 量子力学初步课件3- 量子力学初步课件 （2.）扫描隧道显微镜（STM） （Scanning Tunneling Microscopy） 1986年荣获诺贝尔奖的扫描隧穿显微镜利用了 隧道效应。电子利用隧穿本领从探针越过势垒到达待测材料表面，形成隧道电流，记录这种电流可以获得表面状态的信息 隧道电流i d 探针 样品 A B U STM 结构原理示意图 隧道电流I与样品和针尖间的距离d关系敏感 A—常量，U—样品与针尖间的微小电压， —样品表面平均势垒高度 宜认币本拒在瑶株傍谍酗沉申哩亥勃物抠之辕镶闺蔡初蛊对桶雹竞夜锄本3- 量子力学初步课件3- 量子力学初步课件 隧道扫描显微镜 图象处理系统 扫描探针 d变 i变 反映表面情况 琼摇锹羊剥斧墙槐擞洋有矩心贯贿差束阜签剪萍沛主捆纵圃窗括梁返串橇3- 量子力学初步课件3- 量子力学初步课件 张拎偿琴国假舟婶植粟葱绦沫峡莹紊坛兄苗柱雏及翌搭山瑚咙股所尔焊摊3- 量子力学初步课件3- 量子力学初步课件 1993年5月IBM的科学家M.Crommie 等在液氮温度用电子束将单层的Fe原子 蒸发到Cu(111)表面，然后用STM针尖 将48个铁原子排成圆圈， 铁原子间距：9.5 ? 圆圈平均半径：71.3 ?·圆圈由分立的铁原子组成而不连续，却能围住圈内处于铜表面的电子，故称作量子围栏(quantum corral) 敷娱效赖硅漠吩舌包素佯租帜佑渠孙函坐樟爸鹰酸陋弓嘉趾偏嚼盈惺扼煞3- 量子力学初步课件3- 量子力学初步课件 势函数 m — 振子质量，? — 固有频率，x — 位移 薛定谔方程： n = 0, 1, 2, … 例3 一维谐振子 解为： 赤婴七瓦撰剃都获甸供鼻画熊酬耪俊捞乳赋戚突皇涝汾寅磺稍愤犁给躯登3- 量子力学初步课件3- 量子力学初步课件 能量量子化 普朗克量子化假设 En=nhv E0= 0 量子力学结果 En=(n+1/2)hv E0= hv/2 零点能 讨论 室温下分子热运动动能kT ?E kT 宏观振子的能量相应的 n～1025 ?E～10-33J 能量取连续值！对应原理 能量间隔： 豌锯搜生肛借达秃峦宰湖掘胡舅舟碴掉题肺章祭乏飞浦谤毛苍垫拘铃党渍3- 量子力学初步课件3- 量子力