Эффективная масса, величина, имеющая размерность массы, характеризующая динамические свойства квазичастиц . Например, движение электрона 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 Эффективная масса m*, отличной от массы m свободного электрона. Это отличие отражает взаимодействие электрона проводимости с решёткой. Эффективная масса определяется соотношением:
,(1)
где x — энергия, р — квазиимпульс электрона проводимости. Если зависимость x(р) (закон дисперсии) анизотропна, то Эффективная масса 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 Эффективная масса Свойства электронов с отрицательной Эффективная масса столь отличаются от свойств обычных частиц, что оказалось удобнее рассматривать положительно заряженные дырки с положительной Эффективная масса
При изучении гальваномагнитных явлений пользуются так называемой циклотронной Эффективная масса электронов и дырок
, (3)
где S — площадь сечения изоэнергетической поверхности x(р) плоскостью, перпендикулярной магнитному полю Н. Наиболее важные методы определения Эффективная масса электронов проводимости и дырок — циклотронный резонанс , измерение электронной теплоёмкости и др.
В теории квантовой жидкости для квазичастиц — фермионов с изотропным законом дисперсии Эффективная масса называется отношение:
m* = p0/v0 (4)
где р0 и vo — абсолютные значения импульса и скорости квазичастиц при абсолютном нуле температуры, соответствующие Ферми энергии . Эффективная масса атома жидкого 3He: m* = 3,08 m0, где m0 — масса свободного атома 3He (см. Гелий ).
Понятие Эффективная масса 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.