Туннельный эффект и устройства на его основе

Тип статьи: научная

Страницы: 3-18

Авторы:

Ильин Вадим Алексеевич

доктор физико-математических наук, профессор МПГУ, Москва

E-mail: minjar@mail.ru

Кудрявцев Василий Владимирович

кандидат педагогических наук; ведущий редактор учебной литературы по физике ИЦ «Вентана-Граф», Москва

E-mail: kudV-V@yandex.ru

Ширина Татьяна Александровна

старший преподаватель, МАДИ (ГТУ), Москва

E-mail: shirina_ta@mail.ru

Аннотация статьи.

Объяснение туннельного эффекта как квантово-механического явления представлено на качественном уровне на основе соотношения неопределенностей Гейзенберга. Рассмотрены физические проявления туннельного эффекта: автоэлектронная эмиссия, туннельный диод, туннельные явления в сверхпроводниках, одноэлектронное туннелирование, α-распад атомных ядер, туннельный эффект при термоядерном синтезе, излучение Хокинга. Приведенные материалы могут быть использованы при углубленном изучении раздела «Атомное ядро. Элементарные частицы» в курсе физики старшей школы, при проведении проектной и учебно-исследовательской деятельности учащихся

Ключевые слова:

квантовая механика, туннельный эффект, автоэлектронная эмиссия, туннельный диод, сверхпроводники, одноэлектронное туннелирование, α-распад атомных ядер, термоядерный синтез, испарение черных дыр (излучение Хокинга)

ОПИСАНИЕ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ:

Quantum tunneling and devices on its BASIS

Article type: the scientific

Pages: 3-18

Authors:

Ilyin Vadim Alekseevich

DrSci (Physics and Mathematics), professor of Moscow State Pedagogical University, Moscow

E-mail: minjar@mail.ru

Kudryavstev Vasiliy Vladimirovich

PhD (Pedagogics), senior editor of educational literature for physics of Publishing Centre Ventana-Graph, Moscow

E-mail: kudV-V@yandex.ru

Shirina Tatyana Alexandrovna

senior lecturer, MADI (STU) Moscow

E-mail: shirina_ta@mail.ru

Annotation.

The explanation of the tunnel effect as the wave-mechanical phenomenon is presented on the qualitative level with the help of the Heisenberg's uncertainty principle. The physical displays of it (such as field electron emission, tunnel diode, tunnel phenomena in superconductors, single-electron tunneling, α-decay of atomic nuclei, tunnel effect in nuclear fusion, Hawking radiation) are shown. The given materials can be applied in profound studying the section «Atomic nucleus. Elementary particles» in the senior course of physics, in the educational project and research activities

Keywords:

quantum mechanics, tunnel effect, field electron emission, tunnel diode (Esaki diode), superconductors, single-electron tunneling, α-decay of atomic nuclei, tunnel effect in nuclear fusion, black hole evaporation (Hawking radiation)

Литература:

1. Гамов Г. Мистер Томпкинс исследует атом. М.: УРСС,. 2003.

2. Физика. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений и школ с углубленным изучением физики: профильный уровень / А.Т. Глазунов, О.Ф. Кабардин, А.Н. Малинин и др.; Под ред. А.А. Пинского и О.Ф. Кабардина. М.: Просвещение, 2009.

3. Кадомцев Б.Б., Коган В.И., Смирнов Б.М. и др. К 50-летию работы М.А. Леонтовича и Л.И. Мандельштама («К теории уравнения Шредингера») // УФН. 1978. Т. 124. Вып. 3. С. 547–548.

4. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. М.: Наука, 1976.

5. Квантовый туннельный эффект. [Электронный ресурс]. URL: http://elementy.ru/trefil/21195/Kvantovyy_tunnelnyy_effekt.

6. Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов. М.: Академия, 2004.

7. Кожушнер М.А. Туннельные явления. М.: Знание, 1983.

8. Фурсей Г.Н. Автоэлектронная эмиссия // СОЖ. 2000. № 11. С. 96–103.

9. Эсаки Л. Путешествие в страну туннелирования // УФН. 1975. Т. 116. Вып. 4. С. 569–583.

10. Брандт Н.Б. Сверхпроводимость // СОЖ. 1996. № 1. С. 100–107.

11. Ильин В.А., Кудрявцев В.В. Физические основы сверхпроводимости // Физика в школе. 2015. № 2. С. 5–23.

12. Гиавер И. Туннелирование электронов и сверхпроводимость // УФН. 1975. Т. 116. Вып. 4. С. 585–595.

13. Ильин В.А., Исаев Д.А., Кудрявцев В.В. Прикладная сверхпроводимость. Часть I // Физика в школе. 2015. № 3. С. 3–16.

14. Делоне Н.Б. Туннельный эффект // СОЖ. 2000. № 1. С. 79–84.

15. Ильин В.А., Кудрявцев В.В., Самойленко П.И. Термоядерный синтез: проблемы и перспективы // Физика в школе. 2015. № 6. С. 3–9.

16. Новиков И.Д. Энергетика черных дыр. М.: Знание, 1986.

17. Хокинг С. Черные дыры и молодые вселенные. СПб.: Амфора, 2001.