Zərrəciyin potensial maneəni aşması.
Tunel effekti
Zərrəciyin potensial enerjisi U onu əhatə edən fəzanın oblastına nəzərən çox olan oblast, potensial maneə adlanır.
Düzbucaqlı şəkildə olan sadə potensial çuxurda (hündürlüyi U və eni l olan) bir istiqamətdə hərəkət edən zərrəciyə baxaq:
Qəbul edək ki, zərrcik maneəyə x oxunun mənfi tərəfindən,yəni soldan sağa yaxınlaşır. Zərrəciyin tam enerjisinin maneənin hündürlüyündən kiçik olan E
1) Oblast - 1 dalğa funksiyası:
-iki müstəvi dalğanın cəmi.
-maneəyə tərəf hərəkət edir və ondan əks olur.
A1 – maneə üzərinə düşən de Broyl dalğasının amplitudu.
B1 - maneədən əks olan de Broyl dalğasının amplitudu.
2) oblast - 2 : Е < U halı ;
Oblast 2-də yüksək potensialın astanasında zərrəciyin hərəkəini izləyək. Zərrəciyin sıfırdan fərqli olan - 2 oblastında dalğa funksiyasının x boyunca
eksponensial olaraq azalır, bu isə o deməkdir ki, sağ astanada zərrəciyin (E tam
enerjisi, U potensial enerjidən kiçik )olma ehtimalı sıfırdan fərqlidir.
Alınan nəticədən belə çıxır ki, mikrozərrəciklər, makroroskopik hissəciklərin daxil ola bilmədiyi oblasta keçə bilirlər.
3) Oblast -3 maneəni keçən de Broyl dalğasının uzunluğu əvvəlkitək, lakin kiçik
amplitudla. B3=0 olacaq, çünki zərrəcik soldan sağa hərəkət edərkən bu oblastda yalnız keçən dalğa olacaq.
Tunel effekti .
Mikrozərrəciyin E tam enerjisinin maneənin hündürlüyündən az olmasına baxmayaraq, potensial maneəni keçməsi hadisəsi t u n e l e f f e k t i adlanır. Klassik fizikada bu mümkün deyil.
Т=E−U kinetik enerji mənfi qiymət ala bilmədiyindən potensial maneəni
U = mgh > E aşa bilməz. Buna baxmayaraq, praktikada kvant təbiətli tunel effekti mümkündür.
Məs., Havada yerləşən metalın səthində həmişə dielektrik təbiətli oksid təbəqə yaranır. Belə təbəqələr elektrik cərəyanı yaradan elektronlar üçün potensial çəpərə çevrilir. Elektronların əksəriyyəti bu maneəni aşmaq üçün enerjisi kifayət etmir. Ona görə də klassik fizika qanunlarına əsasən metalların oksidli səthindən cərəyanın axması çətinləşəcək. Buna baxmayaraq, elektronların oksidli təbəqədən tunel effekti sayəsində cərəyan axacaqdır.
Kvant zərrəcikləri bu potensial çəpəri keçə bilirlər, onların keçmə ehtimalı zərrəciyin kütləsindən və potensial maneənin U(x) şəklindən asılıdır.
Tunel effektini izah etmək üçün potensial maneənin D şəffaflıq əmsalından, yəni keçən və düşən dalğaların amplitudlarının kvadratları nisbətindən istifadə olunur. Keçmə (şəffaflıq) əmsalı və ya potensial maneəni aşma ehtimalı, maneənin keçən selinzərrəciklərin düşən zərrəciklərin selinə olan nisbəti ilə təyin olunur. Kütləsi m və enerjisi E olan mikrozərrəciklərin düzbucaqlı potensial maneəni tunel keçidinin ehtimalı :
D0 ---- sabitini vahidə bərabər götürmək olar;
U - potensial maneənin hündürlüyü ; Е - zərrciklərin enerjisi ; l - maneənin eni. Düsturdan göründüyi kimi şəffaflıq əmsalı maneənin eni və hündürlüyi artdıqca sürətlə azalır. İxtiyari formalı potensial maneəni aşan m kütləli və E enerjili mikrozərrəciyin tunel aşma ehtimalı:
Tunel effektinin köməkliyilə bir çox fiziki hadisələri izah etmək olur, məs., elektronların metaldan soyuq emissiyanı, nüvələrin radioaktiv alfa parçalanmanı, kontakt potensiallar fərqi və s.
Dostları ilə paylaş: |
