background image

Fizyka kwantowa

dotyczy świata mikroskopowego 

wiele wielkości jest skwantowanych

tzn. występuje w całkowitych 

wielokrotnościach pewnych minimalnych 

porcji zwanych kwantami

 

Foton, kwant światła

Zjawiska świadczące o kwantowej naturze 

światła:
zjawisko fotoelektryczne – energia 

kwantów - równanie Einsteina
efekt Comptona - pęd fotonów
widma emisyjne atomów
prawidłowy opis promieniowania 

termicznego z postulatem kwantyzacji 

energii świetlnej - prawo Plancka

„

„

„

„

 

Zjawisko fotoelektryczne

Wiązka światła wybija elektrony z powierzchni metalu
z falowej teorii wynika:

elektron nie opuści metalu dopóki amplituda fali E

o

nie 

przekroczy określonej wartości krytycznej
energia emitowanych elektronów wzrasta proporcjonalnie

do E

o

2

liczba emitowanych elektronów powinna zmniejszyć się ze 

wzrostem częstotliwość światła 

wyniki eksperymentalne:

progowego natężenia nie zaobserwowano
energia elektronów okazała się niezależna od wielkości E

o

zauważono zależność energii elektronów od częstotliwości 

„

„

„

„

„

„

„

„

„

 

background image

Teoria Einsteina

światło o częstości 

ν

stanowi zbiór pakietów 

energii zwanych fotonami lub kwantami z 

których każdy posiada energię h

ν

to uniwersalna stała Plancka = 6.626×10

–34

Js

kwanty światła (fotony) zachowują się podobnie 

do cząstek materialnych (przy zderzeniu foton 

może być pochłonięty, a cała jego energia 

przekazana jest elektronowi). 
maksymalna energia kinetyczna elektronu 

opuszczającego metal o pracy wyjścia W

o

wynosi

o

W

h

K

ν

=

max

„

„

„

„

 

Doświadczenia 

fotoelektryczne

j

A

U

j

U

U

h

I

o

2I

o

liczba emitowanych elektronów 

(prąd j) rośnie ze wzrostem 

natężenia światła I

o

maksymalna energia elektronów 

K

max

=U

h

nie zależy od natężenia 

światła I

o

, rośnie ze wzrostem 

częstotliwości ν

o

W

h

K

ν

=

max

o

o

W

h

=

ν

max

K

ν

o

ν

częstość progowa

0

K

T

materiał

tarczy:

 

Pęd fotonu

Foton, oprócz energii E=h

νposiada również pęd p

Zgodnie z teorią relatywistyczną wszystkie cząstki 

które posiadają energię muszą posiadać pęd, 

nawet jeśli nie mają masy spoczynkowej

λ

ν

h

c

h

c

E

p

=

=

=

pc

=

( )

(

)

2

2

2

2

c

m

pc

E

o

+

=

0

=

o

m

Kierunek pędu fotonu jest zgodny z kierunkiem 

rozchodzenia się fali elektromagnetycznej

Foton nie ma ładunku elektrycznego ani momentu 

magnetycznego, ale może oddziaływać z innymi cząstkami

 

background image

Efekt Comptona

Rozpraszanie fotonów na swobodnych elektronach:

wiązka promieniowania rentgenowskiego o długości 

fali 

λ rozpraszana przez grafitową tarczę zmieniała 

swą długość w zależności od kąta rozpraszania 

θ .

W klasycznym podejściu długość fali wiązki 

rozproszonej powinna być taka sama jak padającej.

θ

detektor

szczeliny

kolimujące

λ

'

λ

tarcza 

grafitowa

wiązka

rozproszona

promieniowanie

rentgenowskie

pr

'

pr

e

p'

r

θ

przed zderzeniem

po

e

e

z prawa zachowania energii 

i pędu przed i po zderzeniu

e

E

h

h

'

'

+

=

ν

ν

e

p

p

p

'

' r

r

r

+

=

(

)

θ

=

λ

λ

cos

'

1

mc

h

λ

ν

h

c

h

p

=

=

pc

E

=

 

Wyniki doświadczenia 

Comptona

przesunięcie comptonowskie 

Δλ=λ’-λ zwiększa się wraz ze 

wzrostem kąta rozpraszania
obecność wiązki o nie 

zmienionej długości fali 

wynika z rozproszenia na 

elektronach związanych
im większa masa cząstki tym 

mniejsze przesunięcie Δλ

efekt Comptona potwierdza 

korpuskularny charakter 

światła – fotony obdarzone 

energią i pędem

„

„

„

„

λ

λ’

I

o

długość fali

ϕ=90°

λ

λ’

I

o

długość fali

ϕ=135°

(

)

θ

=

λ

λ

cos

'

1

mc

h

 

Widma emisyjne atomów

pochodzenie dyskretnych linii 

spektralnych można wyjaśnić w 

oparciu o dwa założenia:

pojęcie fotonu 
istnienie poziomów energetycznych 

atomu

„

„

„

 

background image

Model Bohra

elektrony poruszają się w atomach nie 

promieniując energii, po takich orbitach 

kołowych, że moment pędu elektronu jest równy 

całkowitej wielokrotności stałej

przejścia elektronu z orbity o energii E

n

na 

orbitę, gdzie energia wynosi E

m

, towarzyszy 

emisja lub absorpcja fotonu o częstości 

określonej wzorem

h

n

mv

„

„

=

ν

=

h

E

E

m

n

n = 1, 2, 3..

h

1913r. – 13 lat przed sformułowaniem
równania Schrodingera

 

Widmo atomu wodoru

wzbudzenie atomu – przejście elektronu na 

wyższy poziom energetyczny
po czasie 10

-8

s samorzutny powrót do stanu o 

niższej energii i emisja fotonu o długości λ

jonizacja atomu – przejście elektronu na 

najwyższy poziom energetyczny o zerowej 

energii (elektron swobodny)

(energia jonizacji = E

0

)

„

„

„

=

=

ν

=

λ

2

2

1

1

1

n

m

R

hc

E

E

c

m

n

– stała Rydberga

c

me

R

o

3

2

3

4

64

h

ε

π

=

E

1

E

2

E

3

E

jonizacja

wzbudzenie

 

Serie widmowe

seria Lymana
seria Balmera
seria Paschena
seria Bracketta
seria Pfunda

„

„

„

„

„

BohrModel.swf

 

background image

Promieniowanie termiczne

model ciała doskonale czarnego
prawa promieniowania termicznego

prawo Kirchhoffa
prawo Stefana-Boltzmanna
prawo przesunięć Wiena

prawo Rayleigha-Jeansa - klasyczne
prawo Plancka - kwantowe

„

„

„

„

„

„

„

Jak teoria fotonów wyjaśnia ciągłe widmo 

promieniowania emitowanego przez gorące, 

nieprzezroczyste ciała?

 

Podstawowe definicje

Promieniowaniem termicznym

(zwanym też cieplnym lub 

temperaturowym) nazywamy promieniowanie wysyłane przez 

ciała ogrzane do pewnej temperatury - jest wynikiem drgań 

ładunków elektrycznych

Zdolność emisyjna

ciała e(ν,T)dν definiujemy jako energią 

promieniowania wysyłanego w jednostce czasu z jednostki 

powierzchni o temperaturze T, w postaci fal elektromagne-

tycznych o częstościach zawartych w przedziale od ν do ν + dν.

Zdolność absorpcyjna

, a, określa jaki 

ułamek energii padającej na 

powierzchnię zostanie pochłonięty.

Zdolność odbicia

, r, określa jaki ułamek 

energii padającej zostanie odbity.

(

) (

)

1

=

ν

+

ν

T

r

T

a

,

,

 

Ciało doskonale czarne

Promień

świetlny

Powierzchnia

o dużej zdolności

absorpcyjnej

Ciało doskonale czarne

(c.d.cz.) całkowicie 

absorbuje promieniowanie termiczne.

a =1  i r =0

Stosunek zdolności emisyjnej do 

zdolności absorpcyjnej jest dla 

wszystkich powierzchni jednakowy i 

równy zdolności emisyjnej c.d.cz.

Prawo Kirchhoffa

:

(

)

(

)

(

)

T

T

a

T

e

,

,

,

ν

ε

=

ν

ν

Ponieważ zawsze a≤1, więc i e(ν,T) ≤ ε(ν,T), tzn. 

zdolność emisyjna każdej powierzchni nie jest większa 

od zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego.

 

background image

Prawa promieniowania 

c.d.cz.

ν

max

1

ν

max

2

Prawo Stefana-Boltzmanna

4

T

E

σ

=

T

=

ν

max

Prawo przesunięć Wiena 

(

)

kT

c

T

2

2

2

πν

=

ν

ε ,

Prawo Rayleigha-Jeansa 

Stała Stefana-Boltzmanna 

σ = 5.67×10

–8

Wm

–2

K

–4

Stała Wiena

b = 5.877×10

10

s

–1

K

–1

katastrofa 

nadfioletowa

 

Prawo Plancka

Hipoteza Plancka: elektryczny oscylator harmoniczny 

stanowiący model elementarnego źródła promieniowania, w 

procesie emisji promieniowania może tracić energię tylko 

porcjami, czyli kwantami ΔE, o wartości proporcjonalnej do 

częstości ν jego drgań własnych.

ν

=

Δ

h

E

gdzie stała Plancka h = 6.626×10

–34

Js

zdolność emisyjna c.d.cz. jest funkcją częstości i temperatury

(

)

(

)

1

1

2

2

3

ν

ν

π

=

ν

ε

kT

h

c

h

T

/

exp

,

i pozostaje w bardzo dobrej zgodności z doświadczeniem

 

Wnioski

Postulat

Plancka

(energia

nie

może

być

wypromieniowana w sposób ciągły), doprowadził

do teoretycznego wyjaśnienia promieniowania

ciała doskonale czarnego.
Z

prawa

Plancka

wynika

prawo

Stefana-

Boltzmanna i prawo przesunięć Wiena.
Porcje energii promienistej emitowanej przez

ciało wynoszące h

ν

zostały nazwane kwantami

lub fotonami.
Hipoteza

Plancka

dała

początek

fizyce

kwantowej, a stała występuje obecnie w wielu

równaniach fizyki atomowej, jądrowej i ciała

stałego.

(

)

ν

ν

ε

d

T

E

=

0

,

„

„

„

„

(

)

0

=

ν

ν

ε

T

,

 

background image

Jak światło może być 

jednocześnie falą i cząstką

opisy światła: falowy i korpuskularny 

są uzupełniające się
potrzeba obu tych opisów do 

pełnego modelu świata, ale do 

określenia konkretnego zjawiska 

wystarczy tylko jeden z tych modeli
dlatego mówimy o dualizmie 

korpuskularno-falowym światła

„

„

„

 

Falowa natura cząstek

Promień świetlny jest falą, 

ale energię i pęd przekazuje 

materii w postaci fotonów. 

Dlaczego innych cząstek np. 

elektronów nie traktować jako 

fal materii ?

 

Hipoteza de Broglie’a

W 1924 r. Louis de Broglie przypisał elektronom o pędzie p 

długość fali λ

– długość fali de Broglie’a  

p

h

=

λ

Słuszność hipotezy de Broglie’a została potwierdzona w 1927 r. 

przez Davissona i Germera, którzy wykazali, że wiązka 

elektronów ulega dyfrakcji tworząc typowy obraz interferencyjny

Promieniowanie i materia wykazują dwoistą falowo-korpuskularną 

naturę – nazywamy to dualizmem korpuskularno-falowym

m

s

m

kg

s

J

p

h

27

6

34

10

6

6

1

10

1

0

10

63

6

=

=

=

,

,

,

λ

dla pyłku unoszonego 

przez wiatr

 

background image

Dyfrakcja elektronów

mK

h

p

h

2

=

=

λ

Dla elektronów o K=1000eV  

λ=4×10

–11

m

θ

= sin

d

p

h

Znając kąt θ przy którym 

obserwuje się pierwsze 

maksimum można określić 

stałą Plancka 

ΔD = d sinθ

ΔD =λ

θ

=

sin

pd

h

Doświadczenie Davissona - Germera 

(dyfrakcja elektronów) 

 

Jak elektron przechodzi 

przez szczelinę?

• Pojedyncze elektrony padające na dwie szczeliny 

dają obraz dyfrakcyjny w postaci szeregu prążków

• zasłonięcie jednej szczeliny (B) powoduje zmianę 

obrazu dyfrakcyjnego

• skąd elektron wie, że szczelina B jest zasłonięta?
• fakt, że obraz dyfrakcyjny może zostać utworzony 

przez różne nieoddziałujące ze sobą elektrony 

świadczy o tym, że każdy elektron przechodzi 

przez obie szczeliny i interferuje sam ze sobą

A

B

wiązka

elektronów

A

B

wiązka

elektronów

 

Fale prawdopodobieństwa

r

1

r

2

A

B

P

1

P

2

Rozkład

klasyczny

Rozkład

obserwowany

Rozkład elektronów na ekranie powinien być 

sumą rozkładów dla każdej szczeliny oddzielnie 

- obserwujemy obraz interferencyjny dla 

dwóch szczelin

Do wyjaśnienia tego paradoksu musimy 

stworzyć nowy formalizm matematyczny:

fale materii traktować jako fale 

prawdopodobieństwa wytwarzającą na ekranie 

obraz „prążków prawdopodobieństwa”

klasycznie

 

background image

Mechanika kwantowa

dział mechaniki zajmujący się 

ruchem mikrocząstek, których 

stan opisany jest funkcją falową 

będącą rozwiązaniem równania 

Schrodingera

 

Funkcja falowa

Formalizm matematyczny za pomocą którego usuwa się te 

paradoksy, przypisuje każdej cząstce materialnej funkcję 

falową 

Ψ (x,y,z,t) będącą funkcją współrzędnych i czasu

Znajdując rozkład natężenia w obrazie dyfrakcyjnym 

można określić prawdopodobieństwo, że elektron padnie w 

określonym miejscu ekranu

Kwadrat amplitudy funkcji falowej jest proporcjonalny do 

gęstości prawdopodobieństwa znalezienia elektronu w 

danym elemencie obszaru

„

„

„

 

Właściwości funkcji falowej

Prawdopodobieństwo znalezienia się elektronu 

w objętości dV=dxdydz wynosi

gdzie

warunek unormowania 

funkcji falowej 

zasada superpozycji Ψ = Ψ

1

+ Ψ

2

funkcja falowa powinna być ograniczona |Ψ|<∞

funkcja falowa Ψ nie stanowi bezpośrednio obserwowanej 

wielkości. Fale klasyczne i fale odpowiadające cząstkom 

podlegają równaniom matematycznym tego samego typu. 

Lecz w przypadku klasycznym amplituda fali jest 

bezpośrednio obserwowana, a dla funkcji falowej Ψ– nie.

„

„

„

„

„

1

2

=

Ψ

dV

V

dxdydz

PdV

2

Ψ

=

Ψ

Ψ

=

Ψ

2

 

background image

Postać funkcji falowej

o

o

o

k

h

h

p

π

λ

π

π

2

2

2

=

=

o

o

h

p

λ

=

o

o

k

p

h

=

π

2

o

o

h

=

h

Funkcja falowa cząstki o pędzie p

o

poruszającej się wzdłuż osi x, 

odpowiada równaniu fali o długości λ

i wektorze falowym k

o

(

)

t

x

k

A

o

ω

=

Ψ

cos

Rzeczywista postać funkcji falowej jest niewłaściwa bo istniałyby 

punkty, gdzie nie można cząstki zaobserwować. Lepsza zespolona

(

)

t

x

o

k

i

Ae

ω

=

Ψ

(

)

(

)

(

)

(

)

2

2

A

Ae

Ae

t

x

k

i

t

x

k

i

o

o

=

=

Ψ

Ψ

=

Ψ

ω

ω

(

)

t

x

k

A

o

ω

=

Ψ

2

2

2

cos

Pokazaliśmy, że jeżeli pęd cząstki posiada określoną wartość, to 

cząstkę można znaleźć z jednakowym prawdopodobieństwem w 

dowolnym punkcie przestrzeni. Inaczej mówiąc, 

Z hipotezy de Broglie’a:

jeżeli pęd cząstki 

jest dokładnie znany, to nic nie wiemy o jej miejscu położenia.

 

Równanie Schrodingera

( )

[

]

Ψ

=

Ψ

x

U

E

m

dx

d

2

2

2

2

h

stacjonarne, jednowymiarowe 

równanie Schrödingera

W sytuacjach stacjonarnych, gdy potencjał nie zmienia się w czasie, 

zmienne przestrzenne i czas można rozseparować i zapisać funkcję 

falową w postaci:

(

)

(

)

t

i

e

z

y

x

t

z

y

x

ω

Ψ

=

Ψ

,

,

,

,

,

Postać przestrzennej funkcji falowej, dla przypadku jednowymia-

rowego, wyznaczamy z równania Schrödingera:

gdzie: m – masa cząstki, E – całkowita energia mechaniczna cząstki, 

U(x) – energia potencjalna w danym obszarze

równania Newtona – fale dźwiękowe i fale w strunach

równania Maxwella – fale świetlne

równanie Schrödingera – fale materii (funkcja falowa)

 

Równanie Schrodingera dla 

cząstki swobodnej

( )

[

]

Ψ

=

Ψ

x

U

E

m

dx

d

2

2

2

2

h

Ψ

=

Ψ

E

m

dx

d

2

2

2

2

h

E

m

k

2

2

h

=

( )

0

=

x

U

Ψ

=

Ψ

2

2

2

k

dx

d

( )

ikx

ikx

Be

Ae

x

+

=

Ψ

oznaczając

którego rozwiązaniem jest 

przyjmując B=0 (cząstka porusza się w kierunku dodatnich x) 

(

)

( )

(

)

t

kx

i

t

i

Ae

e

x

t

x

ω

ω

=

Ψ

=

Ψ ,

funkcją falową cząstki swobodnej jest fala płaska o długości λ

określonej zależnością de Broglie’a 

p

h

p

k

=

=

=

h

π

π

λ

2

2

m

p

E

2

2

=

tylko 

kinetyczna

h

h

h

p

m

p

m

E

m

k

=

=

=

2

2

2

2

2

2

 

background image

Paczki falowe materii

Dla cząstki znajdującej się w t=0 w 

określonym obszarze przestrzeni 

kwadrat modułu funkcji falowej 

przyjmuje postać funkcji Gaussa

( )

(

)

x

ik

x

A

x

o

x

exp

exp

,

⎟⎟

⎜⎜

σ

=

Ψ

2

2

4

0

⎟⎟

⎜⎜

σ

=

Ψ

2

2

2

2

2

x

x

exp

Ψ

2

Tak zlokalizowana funkcja 

nazywana jest paczką falową

Elektron jako paczka falowa 

przechodzi przez obie szczeliny

 

Superpozycja fal 

monochromatycznych

(

)

( )

( )

=

⎟⎟

⎜⎜

=

Ψ

dk

ikx

k

B

x

ik

x

o

x

exp

exp

exp

2

2

4

σ

Paczka falowa powstaje w wyniku superpozycji fal o różnych 

długościach, którym odpowiadają różne wartości pędu

współczynniki Fouriera

Amplitudy tych fal B(k), zwane 

współczynnikami Fouriera, 

posiadają również postać funkcji 

Gaussa wokół wartości k

o

Pomiędzy funkcją falową Ψ(x),

a współczynnikami Fouriera B(k) 

istnieje ścisły związek

k

B(k)

k

o

 

Δk

niemożliwe jest jednoczesne dokładne określenie wartości 
współrzędnej i pędu cząstki

Zasada nieoznaczoności

czym szerszy zakres k odpowiadający większemu rozrzutowi 

Δp

x

,  tym 

paczka falowa jest przestrzennie węższa (mniejsze 

Δx)

x

p

x

Δ

=

Δ

h

k

x

Δ

=

Δ

1

h

Δ

Δ

x

p

x

B(k)

k

k

o

Re (Ψ)

x

B(k)

k

k

o

Re (Ψ)

x

k

p

x

Δ

=

Δ

h

Δk

Δx

Δx

gdy 

Δ p

x

=0, 

to 

Δ x = ∞

cząstka 
swobodna

 

background image

Zasada nieoznaczoności w pociągu

2

λ

=

Δl

t

n

t

l

v

λ

=

=

λ

n

=

n

v

t

t

l

v

2

2

=

=

Δ

=

Δ

λ

2

2

λ

n

l

x

=

=

Δ

4

λ

v

v

x

=

Δ

Δ

4

λ

p

p

x

=

Δ

Δ

chcemy zmierzyć prędkość pociągu wiedząc, że każdy wagon ma długość λ

minęło nas n wagonów w ciągu czasu t 

pokonana przez pociąg droga wynosi

średnia prędkość 

pociągu wynosi

im większy przedział czasu tym pomiar prędkości dokładniejszy, ale maleje 

dokładność położenia pociągu w chwili pomiaru

w mechanice kwantowej pociąg to paczka falowa o długości fali λ

rozciągająca się na obszar  l = n

λ

p

h

=

λ

h

=

Δ

Δ

4

h

p

x

λ

 

Znaczenie zasady 

nieoznaczoności Heisenberga

Δt=1/Δω

Δx=1/Δk

szerokość 

paczki 

falowej

k

p

h

=

h

=

Δ

Δ

p

x

ω

h

=

E

h

=

Δ

Δ

t

E

Działanie S można określić z dokładnością stałej Plancka 
Zasada nieoznaczoności określa granice możliwości naszych 

pomiarów.

Jest jednym z fundamentalnych twierdzeń mechaniki kwantowej:
• wyjaśnia dyfrakcję na szczelinie
• energie  cząstek są zawsze większe od zera
• elektron nie spada na jądro atomowe

h

h

=

ΔS

 

Prędkość grupowa paczki

dk

d

v

g

ω

=

E

=

ω

h

p

=

h

( )

m

k

2

2

h

h =

ω

m

p

E

2

2

=

m

k

dk

d

h

=

ω

v

m

p

m

k

dk

d

v

g

=

=

=

=

h

ω

v

v

g

=

Paczka falowa przemieszcza się z prędkością równą 
prędkości cząstki

klasycznie

relatywistycznie

2

2

2

2

c

p

E

E

o

+

=

dp

pc

dE

E

2

2

2

=

v

mc

mv

c

E

p

c

dp

dE

dk

d

v

g

=

=

=

=

=

2

2

2

ω

 

background image

Równanie Schrodingera dla 

nieskończonej jamy potencjału

„

„

wartości energii E

n

nazywamy wartościami własnymi

odpowiadające im funkcje falowe Ψ

n

– funkcjami 

własnymi

( )

[

]

Ψ

=

Ψ

x

U

E

m

dx

d

2

2

2

2

h

E

m

k

2

2

h

=

( )

0

=

x

U

Ψ

=

Ψ

2

2

2

k

dx

d

( )

ikx

ikx

Be

Ae

x

+

=

Ψ

( )

( )

0

0

=

Ψ

=

Ψ

L

0

=

B

A

0

=

+

ikL

ikL

Be

Ae

(

)

0

=

ikL

ikL

e

e

A

( )

0

=

kL

sin

π

n

kL

2

2

2

2

2mL

n

E

n

h

π

=

( )

=

Ψ

L

x

n

C

x

n

π

sin

0

L

U=0

U=∞

warunki brzegowe

E

1

E

2

E

3

U=∞

n=1,2,3...

Ai

C

2

=

 

Wnioski

energia jest skwantowana, występują dyskretne wartości 

(poziomy) energii (n – liczba kwantowa)
cząstka nie może posiadać energii zerowej – wynika z 

zasady nieoznaczoności

stałą C wyznaczamy z warunku unormowania

dla obiektów klasycznych poszczególne poziomy są tak 

bliskie, że nierozróżnialne

L

„

„

„

„

=

Δ

L

h

Δ

0

2

2

>

=

m

p

E

h

Δ

Δ

p

x

1

0

0

2

2

=

=

Ψ

Ψ

dx

x

L

n

C

dx

L

L

π

sin

*

2

0

2

L

dx

x

L

n

L

=

π

sin

1

2

2

=

L

C

L

C

2

=

( )

=

Ψ

x

L

n

L

x

n

π

sin

2

 

Elektron w skończonej 

studni potencjału

studnia potencjału o głębokości U

o

( )

[

]

Ψ

=

Ψ

x

U

E

m

dx

d

2

2

2

2

h

równanie 

Schrodingera 

rozwiązujemy dla 

trzech obszarów

wyniki zbliżone jak dla nieskończonej studni, lecz:
•fale materii wnikają w ściany studni
•energie dla każdego stanu są mniejsze niż w ∞
•elektron o energii większej od U

0

nie jest 

zlokalizowany, jego energia nie jest skwantowana

 

background image

Efekt tunelowy - przenikanie 

cząstki przez barierę potencjału

E

A

1

B

1

A

3

U >E

o

0            l

Ψ(x)

x

„

„

„

„

prawdopodobieństwo 

przejścia przez barierę 

potencjału zależy od L i U

o

szybko maleje ze 

wzrostem jej szerokości i 

wysokości
wg. mechaniki klasycznej 

przenikanie przez barierę 

jest niemożliwe
energia cząstki, w 

odróżnieniu od jamy 

potencjału nie jest 

skwantowana

(

)

E

U

m

L

o

e

T

2

2

h

 

Przykłady efektu 

tunelowego

Dioda tunelowa (efekt tunelowy w złączu 

p-n) Nagroda Nobla 1973r

Esaki - tunelowanie w półprzewodnikach 

np. diody tunelowe
Giaever - tunelowanie w nadprzewodnikach
Josephson – złącze Josephsona, szybki 

przełącznik kwantowy

Skaningowy Mikroskop Tunelowy

Binning i Rohrer Nagroda Nobla 1986r

„

„

„

„

„

„