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文档简介

1、量子物理竞赛 1. 一维有限宽方势垒两块金属或半导体接触处势能隆起，形成势垒 从势垒左方射入的粒子，在各区域内的波函数：隧道效应E120aU0 x区区区3粒子从x = - 处以确定能量E入射2.隧道效应(3)定常数 B由波函数的归一化性质得于是，波函数(空间部分)阱内阱外考虑到振动因子是以x = 0 和x = a为节点的一系列驻波解。4. 定态波函数(包括空间、时间部分)5. 概率密度a0 xn , n2 n=1E=E0 (基态)E=4E0 (第一激发态)E=9E0 (第二激发态)n=2n=3n=4E=16E0 (第三激发态)一维无限深方势阱中粒子的波函数和概率密度粒子在阱中各处出现的概率密度

2、不均匀时，量子经典|2n|an很大En0有限深势阱中粒子的概率密度n=1n=2n=3Oax粒子在阱外不远处出现的概率不为零！从经典理论很难想象，但实验已证实了这种量子效应。？ 粒子的能量虽不足以超越势垒 ,但在势垒中似乎有一个隧道,能使少量粒子穿过而进入 的区域 , 所以形象地称之为势垒穿透或隧道效应 。隧道效应的本质: 源于微观粒子的波粒二象性量子物理：粒子有波动性遵从不确定原理只要势垒宽度x = a不是无限大粒子能量就有不确定量Ex = a很小时 P和E很大经典:量子:隧道效应E120aU0 x区区区3经典物理：从能量守恒的角度看是不可能的 如何理解？经典量子隧道效应扫描隧道显微镜（STM

3、）（Scanning Tunneling Microscopy） STM 是一项技术上的重大发明 用于观察材料表面的微观结构（不接触、不破坏样品） 3. 隧道效应的应用隧道二极管 金属场致发射 核的衰变通过扫描可观测固体表面的微观结构. 探针头还可吸附并搬动原子，形成人工微结构.应用：STM(扫描隧道显微镜1982年)1986年获诺贝尔物理学奖隧道电流反馈传感器参考信号显示器压电控制加电压扫描隧道显微镜示意图某种型号的扫描隧道显微镜原子搬迁：操纵原子不是梦 “原子书法” 1994年中国科学院科学家“写”出的 平均每个字的面积仅百万分之一平方厘米“原子和分子的观察与操纵” - 白春礼 插页彩图13硅单晶表面直接提走硅原子形成2纳米的线条镶嵌了48个Fe原子的Cu表面的STM照片 Fe原子间距：0.95 nm，圆圈平均半径：7.13 nm48个Fe原子形成“量子围栏”，围栏中的电子形成驻波。“扫描隧道绘画” 一氧化碳“分子人”“原子和分子的观察与操纵” - 白春礼 P.151 图7-8CO分子竖在铂片上分子人高5nm用STM得到的神经细胞象硅表面STM扫描图象 4 谐振子1. 势函数m 振子质量， 固有频率，x 位移2. 定态薛定谔方程3. 能量本征值谐振子不仅是经典物理的重要模型,也是量子物理的重要模型,如固体中原子的振动即可用此模型。xn很大E

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