怎樣理解勢壘貫穿中在勢壘內部粒子動能是負值的問題

2022-08-03 22:27:26 字數 4261 閱讀 7684

1樓:煙嫣嫣珊

按照經典力所描述粒能穿比其能量更高勢壘量力觀點由於粒具波性所其定機率穿透能量更高勢壘般說種機率非低

般說e

.種現象——粒能穿比能更高勢壘稱隧道效應(tunnel effect)粒波性反映定條件種效應才顯著

2樓:匿名使用者

設勢壘能量 「高度」 為2ev,電子初動能為1ev,顯然電子初動能 < 勢壘能量 「高度」,薛丁格方程計算表明仍有一定概率的電子越過勢壘到達勢壘另一邊 ( 但必須承認: 穿透概率 < 反射概率 )。據機械能守恆定律,電子初動能=電子攀登勢壘時動能轉為勢能的能量+電子到勢壘另一端 (高勢能區) 剩餘的動能,即1ev=2ev+ek,∴ek=-1ev。

實質上這個經典結論無意義。∵動能算符與勢能算符不對易,∴它們不能同時具有確定值,動能與勢能存在不確定關係。當電子初動能ek=1ev時,意味著動能不確定度△ek=0,此時勢能不確定度△ep=∞。

量子力學中機械能守恆受不確定關係制約,∴不能用經典機械能守恆來理解。

量子力學中什麼是勢壘貫穿

3樓:匿名使用者

勢壘貫穿的根本原因是「測不准原理」,只要你認可測不准原理,就很容易理解勢壘貫穿了,並不需要你去了解複雜的薛丁格方程求解。解釋如下:

能量e與時間t是不能同時測準的,時間測量越準確(時間範圍越短),相應的能量就會無法很準確測量。這裡的測不准並不是技術上的問題,而是「測不准原理」產生的真實的範圍變化。也就是說,微觀粒子在極短的時間內,其能量的可能值範圍就會變大,因此,雖然微觀粒子的能量e小於勢壘u,這裡的粒子能量e應該是其可能的能量範圍的平均值。

在極短的時間內,粒子會有乙個較小的機率處於這個能量範圍的高階處(即呈現高能狀態),瞬間能量超過了勢壘u。如果勢壘u的空間跨度非常小,這個只能存在極短時間的高能粒子將可以越過勢壘,越過勢壘之後,粒子的能量重新回覆到正常大小。簡單地說,就是先憑空」借」來能量,成功穿越後再把「借」來的能量」還」回去,這種憑空的能量「借還」是可以允許的,也並沒有違背能量守恆原理,但必須在極短的時間之內進行,因此勢壘貫穿現象能夠穿越的距離也就非常小。

這種憑空的能量借還的現象也是量子理論中「虛粒子」的產生原因——在極短時間內,真空中某處會突然處於高能狀態,這些能量轉換成一對正粒子和反粒子,然後這對粒子又立刻相互湮滅而消失,這就是「虛粒子」。這就是量子理論對於」真空」的描述,真空中無時不刻地大量出現這種虛粒子。虛粒子對巨集觀真空不會產生任何影響,但對於微觀下的量子真空卻有極深遠的意義。

4樓:鏡武士

設勢壘能量為u,按經典力學理論,只有粒子能量e大於u的時候才能越過勢壘,運動到勢壘另一側;

但量子力學中,能量e小於u時,粒子也有一定概率 運動到勢壘另一側,或按一定概率被勢壘反射回來。

勢壘貫穿是個形象的比喻,就是說我不需要很高的能量越過勢壘,而是在能量較低的時候也可能射過去,就像在勢壘下面鑿了個洞。

可根據定態薛丁格方程求解其透射係數,隧穿概率。

勢壘隧穿研究極有意義,如白春禮就是搞 掃瞄隧道電子顯微鏡 最後當了中科院院長。

為什麼粒子能穿透比它動能更高的勢壘

5樓:匿名使用者

這是微觀粒子特有的量子現象~隧道效應,薛丁格方程計算得到此結果;巨集觀世界不存在這種現象。設粒子波函式的穿透概率為30%,反射概率70%,若在透射端測到粒子,則透射概率變為100%,反射概率為0%;若在反射端測到粒子,則透射概率變成0%,反射概率成為100%。對大量粒子測量在統計意義上得到反射概率70%,透射概率30%。

測量時波函式發生坍縮。

6樓:

按照經典力學所描述的,粒子不可能穿過比其能量更高的勢壘,而在量子力學的觀點下,由於粒子是具有波動性的,所以其有一定的機率穿透能量更高的勢壘,但一般說來,這種機率非常低。

一般說來,e

.這種現象——粒子能穿過比它動能更高的勢壘,稱為隧道效應(tunnel effect)。它是粒子波動性的反映。但是只有在一定條件下,這種效應才會顯著。

量子力學中勢壘貫穿部分,請問第(1)式到第(2)式的過程是什麼?怎樣計算? 20

7樓:匿名使用者

這個問題還是在格里菲斯《量子力學概論》上有解答,習題2.33,你多看看這本書吧挺經典的,我把解答貼給你,你這個是對應e

隧道效應是什麼?

8樓:匿名使用者

巨集觀量子隧道效應是基本的量子現象之一,即當微觀粒子的總能量小於勢壘高度時,該粒子仍能穿越這一勢壘。近年來,人們發現一些巨集觀量,例如微顆粒的磁化強度,量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效應,稱為巨集觀的量子隧道效應。早期曾用來解釋奈米鎳粒子在低溫繼續保持超順磁性。

近年來人們發現fe-ni薄膜中疇壁運動速度在低於某一臨界溫度時基本上與溫度無關。於是,有人提出量子理想的零點震動可以在低溫起著類似熱起伏的效應。從而使零溫度附近微顆粒磁化向量的重取向,保持有限的馳豫時間,即在絕對零度仍然存在非零的磁化反轉率。

巨集觀量子隧道效應的研究對基礎研究及實用都有著重要的意義,它限定了磁帶、磁碟進行資訊貯存的時間極限。量子尺寸效應,隧道效應將會是未來電子器件的基礎,或者它確立了現存微電子器件進一步微型化的極限。當電子器件進一步細微化時,必須要考慮上述的量子效應。

上述的量子尺寸效應、表面效應、小尺寸效應及量子隧道效應都是奈米微粒與奈米固體的基本特性。除此之外,奈米材料還有在此基礎上的介電限域效應、表面缺陷、量子隧穿等。這些特性使奈米微粒和奈米固體表現出許多奇異的物理、化學性質,出現一些「反常現象」。

例如金屬為導體,在低溫時奈米金屬微粒由於量子尺寸效應會呈現電絕緣性;一般pbtio3,batio3和srtio3等是典型鐵電體,但當其尺寸進入奈米數量級就會變成順電體;鐵磁性的物質進入奈米尺度(~5nm)時,由多疇變成單疇,於是顯示極強順磁效應;當粒徑為十幾奈米的氮化矽微粒組成了奈米陶瓷時,已不具有典型共價鍵特徵,介面鍵結構出現部分極性,在交流電下電阻很小;化學惰性極高的金屬鉑製成奈米粒子(鉑黑)後,卻成為活性極好的催化劑;金屬由於光反射現象呈現出各種美麗的顏色,而金屬的奈米粒子光反射能力顯著降低,通常可低於1%,由於小尺寸和表面效應使奈米粒子對光吸收表現極強能力;由奈米粒子組成的奈米固體在較寬譜範圍顯示出對光的均勻吸收性,奈米復合多層膜在7~17ghz頻率的吸收峰高達14db,在10db水平的吸收頻寬為2ghz;顆粒為6nm的奈米fe晶體的斷裂強度較之多晶fe提高12倍;奈米cu晶體自擴散是傳統晶體的1016至1019倍,是晶界擴散的103倍;奈米金屬cu的比熱是傳統純cu的兩倍;奈米固體pd熱膨脹提高一倍;奈米ag晶體作為稀釋致冷機的熱交換器效率較傳統材料高30%;奈米磁性金屬的磁化率是普通金屬的20倍,而飽和磁矩是普通金屬的1/2。

9樓:匿名使用者

由微觀粒子波動性所確定的量子效應。又稱勢壘貫穿 。考慮粒子運動遇到乙個高於粒子能量的勢壘,按照經典力學,粒子是不可能越過勢壘的;按照量子力學可以解出除了在勢壘處的反射外,還有透過勢壘的波函式,這表明在勢壘的另一邊,粒子具有一定的概率,粒子貫穿勢壘。

理論計算表明,對於能量為幾電子伏的電子,方勢壘的能量也是幾電子伏 ,當勢壘寬度為1埃時 , 粒子的透射概率達零點幾 ;而當勢壘寬度為10時,粒子透射概率減小到10-10 ,已微乎其微。可見隧道效應是一種微觀世界的量子效應,對於巨集觀現象,實際上不可能發生。

在勢壘一邊平動的粒子,當動能小於勢壘高度時,按經典力學,粒子是不可能穿過勢壘的。對於微觀粒子,量子力學卻證明它仍有一定的概率穿過勢壘,實際也正是如此,這種現象稱為隧道效應。對於諧振子,按經典力學,由核間距所決定的位能決不可能超過總能量。

量子力學卻證明這種核間距仍有一定的概率存在,此現象也是一種隧道效應

10樓:匿名使用者

物理的超出了我的專業 生理的隧道效是指失去了中心視覺的外圍視覺,視野中只指剩下了乙個狹窄的圓形隧道式的區域常有致幻型藥物引起比如興奮劑 和腎上腺激素,在與人打架時腎上腺激增也會引起隧道效應,有時食物中毒也會引起隧道效應,但比腎上腺引起的更為嚴,食物中毒隧道效應會伴隨困倦和噁心並且隧道效應的唯一剩下的狹窄圓形也變得模糊(一陣一陣的)並且讓你及不專注

11樓:高艾祈弘致

隧道貫穿有乙個貫穿機率,不能百分百穿透。拿掉絕緣層,就沒有隧道效應了,或者也可以看成勢壘為0,百分百穿透。

量子力學中什麼是勢壘貫穿

12樓:流浪漢般的木匠

經典情況下,如果乙個粒子的動能低於乙個勢壘的話,粒子會被勢壘**,但是在量子力學的體系下,粒子的波函式在有限勢壘的區域可以解出來不為0,也就是在勢壘的另一側進行測量的話,你可能觀測到這個粒子。

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