,
т.е. превышает ту энергию,
которой недостает частице, чтобы преодолеть барьер. Таким образом, есть
вероятность приобретения частицей энергии
и
преодоления барьера.
Прохождение частиц сквозь
потенциальный барьер доказывается анодной эмиссией электронов из металлов.
Вырывание электронов из металлов электрическим полем происходит при
напряженностях электрического поля в сотни раз меньших, чем те, которые
необходимы для того, чтобы электрон в металле под действием внешнего
электрического поля преодолел поверхностный скачок потенциала на границе
металл-воздух и покинул металл. Действие электрического поля приводит к тому,
что потенциальный барьер для электров на границе металл-воздух будет узким и
электрон, обладающий энергией , сможет выйти из
металла в результате туннельного эффекта. Есть и другие экспериментальные
данные (
-распад) подтверждающие туннельный
эффект.
Для широких барьеров и больших разностей (U -E) вероятность прохождения через барьер практически равна нулю, т.е. в этих случаях выводы квантовой теории совпадают с классическими.
5.4. Гармонический осциллятор
Гармоническим осциллятором называют частицу,
совершающую одномерное движение под действием квазиупругой силы
. Потенциальная энергия такой частицы
имеет вид:
(рис.5.11) . Собственная частота
классического гармонического осциллятора
,
где m- масса частицы, k - коэффициент упругости, тогда
.
Уравнение Шредингера для осциллятора:
,
(5.8)
где Е - полная энергия осциллятора.
Это уравнение имеет конечные однозначные и непрерывные решения при значениях параметра Е
Схема энергетических уровней гармонического осциллятора представлена на рис.5.12.
Уровни энергий вписаны в кривую потенциальной энергии и отстоят друг от друга на равные расстояния.
Наименьшее возможное значение энергий равно . Это нулевая энергия.(т.е. та
которой обладает частица при температуре абсолютного нуля ) Величина п,
определяющая значения энергий (энергетические уровни) называется квантовым
числом. Для гармонического осциллятора возможны лишь такие переходы квантовой
системы из одного состояния в другое, при которых квантовое число п
меняется на единицу
.
Условие, накладывемые на изменение
квантовых чисел, называется правилами отбора. Из правила отбора следует, что
энергия гармонического осциллятора может меняться только порциями
.
Решение уравнения Шредингера для осциллятора будем
искать в виде функции Гаусса . Возьмем вторую
производную от этой функции и подставим в уравнение (5.8):
.
Подставив в уравнение (5.8), получаем
,
или .
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.