Эффективная масса - величина, имеющая размерность массы и характеризующая динамич. свойства квазичастиц. Напр., движение электрона проводимости в кристалле под действием
внеш. силы F и сил со стороны кристаллич. решётки в ряде случаев
может быть описано как движение свободного электрона, на к-рый действует только
сила F (закон Ньютона), но с Э. м. т, отличной от массы
т0 свободного электрона. Это отличие отражает взаимодействие
электрона проводимости с решёткой (см. Твёрдое тело, Зонная теория, Квазиклассическое
приближение).
В простейшем случае изотропной
зависимости энергии
электрона от его квазиимпульса р Э. м.- скалярная величина, определяемая
соотношением
Если зависимость (р)
(дисперсии закон)анизотропна, то Э. м. представляет собой тензор. Компоненты
тензора обратных Э. м.
Это означает, что ускорение
электрона в кристаллич. решётке в общем случае направлено не параллельно внеш.
силе F. Оно может быть направлено даже антипараллельно F,
что соответствует отрицат. значению Э. м. Для электронов с отрицат. Э. м. оказалось
удобным ввести в рассмотрение положительно заряженные квазичастицы- дырки с
положительной Э. м.
При изучении гальваномагнитных
явлений пользуются т. н. циклотронной Э. м. электронов и дырок:
где S-площадь сечения
изоэнергетич. поверхности
(р) = const плоскостью, перпендикулярной магн. полю Н.
Наиб. важные методы определения
Э. м. электронов проводимости и дырок в металлах и полупроводниках - циклотронный
резонанс, измерение электронной теплоёмкости и др.
Из-за электрон-фононного
взаимодействия Э. м. электронов, движущихся в поле ионов кристаллич. решётки,
перенормируется, причём макс. перенормировку претерпевает Э. м. электронов на
(и вблизи) фермы-поверхности; у электронов с энергией
(wD-дебаевская частота) Э. м. практически не перенормируется.
Благодаря этому в ф-лы, описывающие термодинамич. и кинетич. свойства металлов
при низких темп-pax (kT<<),
входит перенормированная Э. м., а в ф-лы, описывающие свойства металла при kT>>,
а также оптич. свойства для частот w>>wD,- неперенормированная
Э. м.
Понятие Э. м. обобщают
для др. типов квазичастиц (фононов, фотонов, экситонов и др.). В теории
квантовой жидкости для квазичастиц - фермионов с изотропным законом
дисперсии Э. м. наз. отношение m=p0/u0, где р0 и u0 - абс. значения импульса
и скорости квазичастиц при абс. нуле температуры, соответствующие ферми-энергии. Э. м. атома жидкого 3Не равна 3,08 m0, где
т0 - масса свободного атома 3Не (см. Гелий
жидкий).