量子隧穿现象,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。

扫描隧道显微镜放大多少?

电子显微镜的最大放大倍数为1000000倍,分辨本领达到30埃。扫描遂道显微镜放大倍数为3亿倍,分辨率可达0.1埃。

扫描遂道显微镜放大倍数为3亿倍

扫描隧道显微镜亦称为“扫描穿隧式显微镜”、“隧道扫描显微镜”,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。它于1981年由格尔德·宾宁(G.Binnig)及海因里希·罗雷尔(H.Rohrer)在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明,并且可获得0.01nm的纵向分辨率,两位发明者因此与恩斯特·鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。

扫描隧道显微镜 Scanning Tunneling Microscope 缩写为STM。它作为一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。

此外,扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以利用探针尖端精确操纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。

什么是量子隧道效应?

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。

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。

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