25/3/2015 Khối lượng hiệu dụng – Wikipedia tiếng Việt
http://vi.wikipedia.org/wiki/Kh%E1%BB%91i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_hi%E1%BB%87u_d%E1%BB%A5ng 1/3
Khối lượng hiệu dụng
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Khối lượng hiệu dụng (tiếng Anh: effective mass) là khái niệm sử dụng trong vật lý chất rắn dưới mô hình cơ
học lượng tử nhằm mô tả chuyển động của điện tử, lỗ trống hoặc các vi hạt trong trường tinh thể hoặc các
trường điện từ. Với mô hình này, các tính chất động học của hạt có thể xác định như bài toán cơ học Newton
cho các hạt vĩ mô, mà ở đó các định luật Newton có thể áp dụng được. Khối lượng hiệu dụng có thể dương
hoặc âm, có thứ nguyên là thứ nguyên của khối lượng và phụ thuộc vào trạng thái của hạt, và là một tensơ[1].
Mục lục
1 Khái niệm về khối lượng hiệu dụng
2 Khối lượng hiệu dụng trong một số chất bán dẫn
3 Chứng minh thực nghiệm
4 Chú thích
5 Xem thêm
Khái niệm về khối lượng hiệu dụng
Khi một vi hạt (mà điển hình là điện tử) chuyển động trong không gian tự do, các chuyển động của nó có thể
tính toán qua các định luật Newton. Tuy nhiên, khi nó chuyển động trong chất rắn, dưới tác dụng của lực tương
tác với các nguyên tử, trường thế tuần hoàn của tinh thể thì chuyển động của nó không còn có thể mô tả qua cơ
học cổ điển (mà chủ yếu là các định luật Newton). Với việc sử dụng khái niệm khối lượng hiệu dụng, ta có thể
áp dụng các định luật Newton của cơ học cổ điển.
Khối lượng hiệu dụng (meff) được định nghĩa thông qua định luật 2 Newton:
Trong cơ học lượng tử, khi điện tử truyển động trong điện trường E, thì gia tốc al theo trục tọa độ l sẽ được
cho bởi:
với là hằng số Planck rút gọn, là véctơ sóng ( = cho điện tử tự do), là năng lượng
như một hàm của véctơ sóng . Năng lượng phụ thuộc vào véctơ sóng tùy thuộc vào trạng thái của điện
tử (tồn tại ở vùng năng lượng nào?...), ví dụ như ở đỉnh vùng hóa trị của Silicon, quan hệ có thể là [2]:
Khối lượng hiệu dụng có quan hệ với năng lượng theo công thức:
