Решение (8.42) содержит также волны (после умножения на временной множитель), распространяющиеся в обе стороны. Однако в области 3 имеется только волна, прошедшая сквозь барьер и распространяющаяся слева направо. Поэтому коэффициент В3 в формуле (8.42) следует принять равным нулю. Тогда
(8.43)
Внутри барьера решение (8.41) уже не соответствует плоским волнам, распространяющимся в обе стороны, поскольку показатели экспонент не мнимые, а действительные. Однако теперь нельзя отбрасывать экспоненциально возрастающее решение, так как область, где U0>E, имеет конечные размеры.
Условия непрерывности волновой функции и ее первой производной в точках х=0 и х=
[см. условия (8.37)] с учетом выражений (8.40), (8.41) и (8.43) приведут к уравнениям
,
,
, (8.44)
. (8.45)
Решая уравнения (8.44) и (8.45) относительно А2 и В2, получаем
,
.
Рассмотрим случай, когда
» 1, т. е. предположим, что показатели экспонент сильно изменяются от одной границы барьера к другой. Тогда В2»А2. Следовательно, на границе потенциального барьера, где х=0, определяющим членом волновой функции является член, содержащий
.
Таким образом, квантовая механика приводит к принципиально новому специфическому квантовому явлению, получившему название туннельного эффекта, в результате которого микрообъект может «пройти» сквозь потенциальный барьер.
Для описания туннельного эффекта используется коэффициент прозрачности D потенциального барьера (см. § 8.1), равный отношению плотности потока прошедших частиц
к плотности потока падающих
.
. Повторяя выводы предыдущего параграфа, можно показать, что
. (8.46)
Учитывая, что волновая функция частицы в области барьера экспоненциально уменьшается при изменении х от 0 до
![]()
, получаем, что отношение
является очень малым числом. Однако волновая функция является во всей области переменных непрерывной, поэтому полученное соотношение можно использовать для сравнительной оценки амплитуд волн до и после барьера, а именно
~
«1
(D=1-R R-коэффициент отражения). Тогда, согласно (8.46), получим, что. Учитывая, что
, запишем выражение для коэффициента прозрачности (в случае прямоугольного потенциального барьера высотой U0 и шириной L рис. 8.3):
, (8.47)
где Do — постоянный множитель, который, как показывают точные расчеты, не очень отличается от единицы, т — масса частицы, W — ее энергия.
Из формулы (8.46) следует, что коэффициент прозрачности (вероятность проникновения сквозь потенциальный барьер) быстро убывает с увеличением ширины барьера, а также с ростом его высоты. Теперь становится понятным рассматриваемое выше условие
»1, а именно оно определяет потенциальный барьер малой проницаемости.
Рис. 8.4
Рассмотрим потенциальный барьер произвольной формы (рис. 8.4). В данном случае его можно приближенно представить в виде суммы узких прямоугольных барьеров. Если потенциальный барьер произвольной формы удовлетворяет условиям так называемого квазиклассического приближения (достаточно гладкая форма кривой), то коэффициент прозрачности с достаточно хорошим приближением определяется формулой
,
где х1 и х2 — координаты начала и конца потенциального барьера U(x) для данного значения полной энергии W.
Итак, резюмируя, подчеркнем, что при Е< Uo, по классической теории, частицы не смогут преодолеть потенциального барьера и отразятся от него; по квантовой теории часть частиц отражается, а часть имеет отличную от нуля вероятность пройти сквозь потенциальный барьер. При Е> Uo, по классической теории, все частицы преодолевают потенциальный барьер; по квантовой теории часть частиц проходит, а часть отражается. Отметим, что как подбарьерное прохождение, так и надбарьерное отражение являются специфическими квантовыми эффектами, связанными с волновыми свойствами частиц. Туннельное прохождение сквозь потенциальный барьер лежит в основе многих явлений физики твердого тела (например, явления в контактном слое на границе двух полупроводников), атомной и ядерной физики (например,
-распад, протекание термоядерных реакций).
В 360-градусном представлении в Premiere потолок, пол и стены уходят в бесконечно удаленную точку.
ОПИСАНИЕ Правила Кирхгофа для разветвленных цепей Постоянный электрический ток
При создании 360-градусной презентации в Premiere по описанию Adobe Premiere User Guide задние границы потолка, пола и стен в предварительном просмотре и в роликах представляют собой точку, а не отрезок прямой. Не определен прямоугольник задней стены.
| Магнитное поле, электромагнитное взаимодействие
Основы специальной теории относительности
Развитие представлений о природе света Электромагнитная
теория света
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта Магнитные
свойства атомов
Электротехника краткий справочник Законы
Ома и Кирхгофа для электрической цепи Примеры решения
задач по электротехнике
Теоретические основы электротехники ТОЭ Метод
узловых потенциалов Метод
контурных токов
Баланс мощностей Резонанс
напряжений и токов Лабораторные и курсовые работы
Учебник по схемотехнике, альбом схем Курс
лекций по атомной физике
|