Εισαγωγική Θεωρία στην Κβαντομηχανική

Περίθλαση φωτός και η αρχή της αβεβαιότητας στην μονή σχισμή. Άμεσος πειραματισμός με τα δάχτυλα.

Πηγή: Μουρούζης Π.

Φαινόμενο σηραγγας (flash,πρισματα,νερο)

Διάσπαση άλφα

Κατά τη ραδιενεργό διάσπαση άλφα, ο πυρήνας εκπέμπει ένα σωμάτιο άλφα (πυρήνας του στοιχείου ήλιον ${}_2^4{\rm H}e$${^{4}_{2}Ηe}$). Για να διαφύγει το σωμάτιο άλφα από τον πυρήνα πρέπει να διαπεράσει ένα φράγμα δυναμικού που οφείλεται στις ελκτικές πυρηνικές δυνάμεις και στην απωστική δύναμη Coulomb ανάμεσα σε αυτό και στον υπόλοιπο πυρήνα. Σποραδικά, κάποιο σωμάτιο άλφα κατορθώνει να διαπεράσει αυτό το φράγμα.

Μια πυρηνική αντίδραση σύντηξης πραγματοποιείται όταν δύο πυρήνες έρθουν πολύ κοντά ώστε οι ισχυρές πυρηνικές τους δυνάμεις μπορέσουν να τους κάνουν να συσσωματωθούν και να προκαλέσουν τη σύντηξη. Το πλησίασμα όμως των πυρήνων παρεμποδίζεται από τις απωστικές δυνάμεις Coulomb που τείνουν να τους απομακρύνουν. Για να επιτευχθεί η σύντηξη οι δύο πυρήνες πρέπει να διαπεράσουν το φράγμα που δημιουργείται από τις απωστικές δυνάμεις. Αυτό συμβαίνει στον Ήλιο και σε όλα τα άλλα αστέρια.

Το φαινόμενο σήραγγας βρίσκει επίσης εφαρμογή στις διόδους σήραγγας, στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σήραγγας και αλλού.

Ποτήρι νερό

Σε ενα ποτηρί νερο δημιουργειτε στο εσωτερικο του ολικη ανακλαση κατα τετοιο τροπο ωστε τα δακτυλα του χεριου να μην φαινονται απο την εξωτερικη μεριά. Εαν ομως πιεσουμε το ποτήρι, τοτε αυτα ειναι ορατα. Αυτο ειναι ειναι αποτελεσμα του κβαντικου φαινομενου της σηραγγας,

Πρίσμα

Αυτο επισης ισχυει οταν σε ενα πρισμα εχουμε ολικη ανακλαση, Εαν πλησιασουμε ενα αλλο πρισμα και το πιεσουμε, τοτε υπαρχει διαδοση της ακτινοβολιας σε αυτό λόγω κβαντικου φαινομενου της σηραγγας.

Δίοδοι σήραγγας

Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο εφαρμοστεί σε ένα μέταλλο το μέταλλο αυτό εκπέμπει ηλεκτρόνια. Η εκπομπή αυτή οφείλεται στο ότι με την εφαρμογή του πεδίου το δυναμικό που "βλέπουν" τα ηλεκτρόνια του μετάλλου, από μορφή φράγματος "άπειρου" εύρους, αποκτά τη μορφή πεπερασμένου φράγματος, και άρα γίνεται προσπελάσιμο από τα ηλεκτρόνια.

Σαρωτικό μικροσκόπιο σήραγγας

Είναι διάταξη που επιτρέπει την απεικόνιση επιφανειών με διακριτική ικανότητα της κλίμακας του ατόμου. Φέρει μια πολύ λεπτή (ατομικής κλίμακας) ακίδα από αγώγιμο υλικό. Φέρνοντας την ακίδα του μικροσκοπίου κοντά στην επιφάνεια που θέλουμε να απεικονίσουμε το δυναμικό στην περιοχή μεταξύ ακίδας και επιφάνειας παίρνει τη μορφή φράγματος, επιτρέποντας τη διέλευση ηλεκτρονίων από την επιφάνεια στο μικροσκόπιο (και αντίστροφα, αλλα με εφαρμογή κατάλληλων τάσεων ή υλικών αποτρέπεται η κατεύθυνση αυτή). Η ένταση του ρεύματος που φθάνει στην ακίδα του μικροσκοπίου από την επιφάνεια (άρα που διέρχεται από το φράγμα) εξαρτάται εκθετικά από την απόσταση ακίδας-επιφάνειας. Μετρώντας είτε ρεύμα αυτό είτε την κατακόρυφη κίνηση που θα πρέπει να κάνει η ακίδα για να δέχεται σταθερό ρεύμα, απεικονίζουμε την τοπολογία της επιφάνειας.

Άλλα φαινόμενα 

Φαινόμενα που οφείλονται σε διέλευση σήραγγας είναι το ρεύμα σε επαφές Josephson υπεραγωγών, η ταλάντωση του αζώτου στο μόριο της αμμωνίας, η εκπομή ακτινοβολίας από μελανές οπές κ.ο.κ.

Μελέτη φωτοηλεκτρικου φαινομένου - Υπολογισμός έργου εξαγωγης

Μελέτη φωτοηλεκτρικου φαινομένου

Σχήμα 1	Σχήμα 2. Συνδεσμολογία

Εξήγηση και διάταξη της συσκευής για φωτοηλεκτρικό στο λύκειο

1. Συνδέουμε συνεχη τάση 6 Volt ρυθμίζοντας το εύρος με το ποτενσιομετρο ωστε να ελεγξουμε τη ενταση της φωτεινοτητας της λαμπας
2. Συνδέουμε επίση συνεχη τάση 17 Volt ρυθμίζοντας το εύρος με το ποτενσιομετρο ωστε να ελεγξουμε τη ταση μεταξυ της καθοδου και ανοδου . Συνδεουμε επισης και αναστροφα την ταση ωστε να διαπιστωσουμε ποτε εχουμε αποκοπη ροης ηλεκτρονιων

Σχήμα 3

Εκπομπή φωτοηλεκτρονίων έχουμε μόνο όταν η συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας είναι μεγαλύτερη ή ίση μιας ορισμένης συχνότητας, η οποία είναι χαρακτηριστική για το μέταλλο. Αυτή η οριακή συχνότητα ονομάζεται συχνότητα κατωφλίου (f0).

Το Σχήμα 3 παριστάνει την ένταση του ρεύματος σε συνάρτηση με την τάση μεταξύ ανόδου καθόδου στο κύκλωμα οταν η προσπιπτουσα ενταση φωτος ειναι σταθερη. Παρατηρήστε ότι για τάση μηδέν έχουμε ρεύμα, που σημαίνει ότι τα φωτοηλεκτρόνια εξέρχονται από την κάθοδο με κινητική ενέργεια που τους επιτρέπει να κινηθούν μέχρι την άνοδο.

Ρεύμα έχουμε και για τάσεις λίγο μικρότερες από το μηδέν. Τάση αρνητική, εδώ, σημαίνει ότι η άνοδος έχει μικρότερο δυναμικό από την κάθοδο. Στην περίπτωση αυτή το ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ ανόδου - καθόδου παρεμποδίζει τα ηλεκτρόνια που εξέρχονται από την κάθοδο να φτάσουν στην άνοδο.

Εφόσον για κάποιες αρνητικές τιμές της τάσης έχουμε ρεύμα, η κινητική ενέργεια ορισμένων ηλεκτρονίων, όταν εξέρχονται από την κάθοδο, είναι αρκετά μεγάλη ώστε να υπερνικήσουν το αντιτιθέμενο ηλεκτρικό πεδίο και να φτάσουν στην άνοδο. Η τάση ($V_0$$V_0$) στην οποία διακόπτεται το ρεύμα ονομάζεται τάση αποκοπής.

Αναφορές & Πηγές

1. Επιπλέον Πηγή