ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
22
Потенциальный барьер может соответствовать любому другому виду потенциальной
энергии. Рассмотрим простейший потенциальный барьер прямоугольной формы
шириной
a
и высотой
0
U
(рис. 9). Полная энергия частицы Е равна сумме её
кинетической энергии
T
и потенциальной
U
. Вне барьера потенциальная энергия
частицы равна нулю, поэтому ее полная энергия равна кинетической
Е T
=
. Частица с
полной энергией
0
U
Е T
= <
, налетающая на барьер слева, с точки зрения классической
физики не может преодолеть его и должна от него отразиться. В квантовой физике
возможен процесс перехода через потенциальный барьер даже если энергии частицы не
достаточно для этого, такой процесс называется туннелированием.
Вопрос 22. Что такое туннелирование?
С точки зрения квантовой физики частица с
0
U
Е
<
может с некоторой вероятностью
пройти сквозь потенциальный барьер (рис.10). Это явление носит название туннельного
эффекта или туннелирования, смысл которого заключается в квантовом переходе
частицы через область движения, запрещённую классической механикой. В этом случае
определяемый из соотношения
2
/ 2
E p m U
= +
импульс частицы
0
2 ( )
р m E U= −
,
был бы внутри барьера мнимой величиной.
В квантовой механике движение частицы сквозь потенциальный барьер оказывается
возможным ввиду справедливости соотношения неопределенностей. Действительно,
чтобы кинетическая энергия частицы внутри барьера не была отрицательной,
необходимо, чтобы ее неопределенность
T
∆
была больше величины
0
U E
−
. Так как
неопределенность кинетической энергии связана с неопределенностью импульса
2
( ) / 2
T p m
∆ = ∆
, то
0
2 ( )
p m U E
∆ > −
. Для частицы, находящейся внутри барьера
Ψ
Рис. 9
. Пример потенциального барьера для
скользящей шайбы и потенциальный барьер
в квантовой физике с соответствующей
волновой функцией.
U
e
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- …
- следующая ›
- последняя »
