Эффективная масса
Эффекти́вная масса
Величина, имеющая размерность массы, характеризующая динамические свойства квазичастиц (См. Квазичастицы). Например, движение электрона проводимости (См. Электрон проводимости) в кристалле под действием внешней силы F и сил со стороны кристаллической решётки (см. Твёрдое тело, Зонная теория) может быть описано как движение свободного электрона, на который действует только сила F (закон Ньютона), но с Э. м. m*, отличной от массы m свободного электрона. Это отличие отражает взаимодействие электрона проводимости с решёткой. Э. м. определяется соотношением:
, (1)
где ξ — энергия, р — квазиимпульс электрона проводимости. Если зависимость ξ(р) (закон дисперсии) анизотропна, то Э. м. представляет собой тензор (тензор обратной массы):
(2)
Это означает, что ускорение электрона в решётке в общем случае направлено не параллельно внешней силе F. Оно может быть направлено даже антипараллельно F, что соответствует отрицательному значению Э. м. Свойства электронов с отрицательной Э. м. столь отличаются от свойств обычных частиц, что оказалось удобнее рассматривать положительно заряженные дырки с положительной Э. м.
При изучении гальваномагнитных явлений (См. Гальваномагнитные явления) пользуются так называемой циклотронной Э. м. электронов и дырок
, (3)
где S — площадь сечения изоэнергетической поверхности ξ(р) плоскостью, перпендикулярной магнитному полю Н. Наиболее важные методы определения Э. м. электронов проводимости и дырок — Циклотронный резонанс, измерение электронной теплоёмкости (См. Теплоёмкость) и др.
В теории квантовой жидкости (См. Квантовая жидкость) для квазичастиц — Фермионов с изотропным законом дисперсии Э. м. называется отношение:
m* = p0/v0 (4)
где р0 и vo — абсолютные значения импульса и скорости квазичастиц при абсолютном нуле температуры, соответствующие Ферми энергии (См. Ферми энергия). Э. м. атома жидкого 3He: m* = 3,08 m0, где m0 — масса свободного атома 3He (см. Гелий).
Понятие Э. м. обобщают для таких квазичастиц, как Фононы, ротоны, Экситоны и др. Во всех этих случаях имеет место соотношение (1).
Лит. см. при ст. Квазичастицы.
И. Каганов.
Значения в других словарях
- ЭФФЕКТИВНАЯ МАССА — Величина, имеющая размерность массы, характеризующая динамич. св-ва квазичастиц. Напр., движение электрона проводимости в кристалле под действием внеш. силы F и сил со стороны крист. решётки (см. Физический энциклопедический словарь
- ЭФФЕКТИВНАЯ МАССА — ЭФФЕКТИВНАЯ МАССА — величина, имеющая размерность массы, характеризующая динамические свойства квазичастиц. Напр., движение электронов проводимости в кристалле под действием внешней силы может быть описано как движение свободного электрона... Большой энциклопедический словарь