Effektive Masse

Die effektive Masse ist in der Festkörperphysik die scheinbare Masse eines Teilchens in einem Kristall im Rahmen einer semiklassischen Beschreibung. Ähnlich wie die reduzierte Masse erlaubt die effektive Masse die Verwendung einer vereinfachten Bewegungsgleichung.

In vielen Situationen verhalten sich Elektronen und Löcher in einem Kristall als wären sie freie Teilchen im Vakuum, nur mit einer veränderten Masse. Diese effektive Masse wird üblicherweise in Einheiten der Elektronenmasse (m_e = 9,11 × 10⁻³¹ kg) angegeben. Experimentelle Methoden zur Bestimmung der effektiven Masse bedienen sich unter anderem der Zyklotronresonanz. Die Grundidee ist, dass sich der Energie-Impuls-Zusammenhang (d. h. die Dispersionsrelation) eines Teilchens oder Quasiteilchens in der Nähe eines lokalen Minimums als

${\displaystyle E=E_{0}+{\frac {1}{2m^{*}}}(p-p_{0})^{2}+{\mathcal {O}}\left((p-p_{0})^{3}\right)}$

mit p für den Impuls und ${\displaystyle {\mathcal {O}}}$ für die höheren Terme entwickeln lässt. Der quadratische Term sieht dabei wie die kinetische Energie eines Teilchens der Masse m* aus.