Spring til indhold

Fysik - Tunneleffekt og Kvantemekanik

Kort beskrivelse af aktiviteten: Kvantefysikken udgør fundamentet for beskrivelsen af en lang række fysiske fænomener og fundamentale bestanddele som atomer, molekyler, nanostrukturer, elektroniske komponenter som halvledere, mm. Udviklingen af f.eks. moderne elektronik, er baseret på kvantemekanik. Et godt eksempel på et kvantefysisk fænomen er den kvantemekaniske tunneleffekt, som bl.a. finder anvendelse i det Skannende Tunnelmikroskop (STM), der anvendes til at studere atomer, molekyler, nanostrukturer og overflader. Man kan afbilde strukturer med atomar opløsning og studere bl.a. deres elektroniske egenskaber.

I dette SRP-projekt får man mulighed for at lave eksperimenter med et STM, se hvordan det bruges som mikroskop og lave en måling der direkte kan bruges til at eftervise tunneleffekten. Det er oplagt at kombinere dette fysikeksperiment med matematik og studere Schrödingerligningen, som er et vigtigt matematisk værktøj til at udregne energiniveauer og bølgefunktionerne for elektroner i atomer og materialer.

I eksperimentet vil man kunne måle tunnelstrømmen som funktion af afstanden mellem STM-nål og overflade og eftervise den teoretisk forventede eksponentielle afstandsafhængighed. Desuden vil man kunne lave målinger, hvor man viser STM'ets brug som mikroskop.

Karakter af besøgets indhold: En del af fysiks SRP-dag. En AAU-forsker vil hjælpe med eksperiment og dataopsamling

Faglig relevans: Fysik

Nøgleord: Kvantemekanik, skannende tunnelmikroskopi (STM)

Forventet niveau: 3.g

Forberedelse: Et par links til inspiration: 

Udbytte: På AAU’s SRP-dage kan du (1) høre et foredrag om teorien på gymnasieniveau og (2) udføre eksperimentet 

Tidspunkter for besøget: Dette forsøg er en del af fysiks SRP-dag den 5. marts 2024

Mødested: Skjernvej 4A, 9220 Aalborg

Kontaktperson:gymnasieportalen@adm.aau.dk Prof. Thomas Garm Pedersen , Institut for Materialer og Produktion

Du skal acceptere følgende cookiekategorier for at kunne se indholdet: Marketing

Du skal acceptere følgende cookiekategorier for at kunne se indholdet: Statistiske