什么是隧道效应

2025-02-28 15:44:43
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回答1:

隧道效应由微观粒子波动性所确定的量子效应。又称势垒贯穿。考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒,按照经典力学,粒子是不可能越过势垒的;按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外,还有透过势垒的波函数,这表明在势垒的另一边,粒子具有一定的概率,粒子贯穿势垒。
原理
经典物理学认为,物体越过势垒,有一阈值能量;粒子能量小于此能量则不能越过,大于
隧道效应
此能量则可以越过。例如骑自行车过小坡,先用力骑,如果坡很低,不蹬自行车也能靠惯性过去。如果坡很高,不蹬自行车,车到一半就停住,然后退回去。
量子力学则认为,即使粒子能量小于阈值能量,很多粒子冲向势垒,一部分粒子反弹,还会有一些粒子能过去,好像有一个隧道,故名隧道效应(quantum tunneling)。可见,宏观上的确定性在微观上往往就具有不确定性。虽然在通常的情况下,隧道效应并不影响经典的宏观效应,因为隧穿几率极小,但在某些特定的条件下宏观的隧道效应也会出现

回答2:

隧道效应

解:在势垒一边平动的粒子,当动能小于势垒高度时,按经典力学,粒子是不可能穿过势垒的。对于微观粒子,量子力学却证明它仍有一定的概率穿过势垒,实际也正是如此,这种现象称为隧道效应。对于谐振子,按经典力学,由核间距所决定的位能决不可能超过总能量。量子力学却证明这种核间距仍有一定的概率存在,此现象也是一种隧道效应。

在两层金属导体之间夹一薄绝缘层,就构成一个电子的隧道结。实验发现电子可以通过隧道结,即电子可以穿过绝缘层,这便是隧道效应。使电子从金属中逸出需要逸出功,这说明金属中电子势能比空气或绝缘层中低.于是电子隧道结对电子的作用可用一个势垒来表示,为了简化运算,把势垒简化成一个一维方势垒。

势能函数为

对于 区,薛定谔方程为

方程通解为

对于 区,薛定谔方程为

通解为

对于 区,薛定谔方程为

通解为

粒子穿过隧道结的概率为

势垒越宽透过的概率越小,(V0-E)越大透过的概率越小。

回答3:

偶是学工科的,虽然也知道量子力学中的隧道效应,但了解和前几位无区别(薛定谔方程早忘了!)
偶只知道在空气动力学中也有隧道效应,不过这个隧道是真正的隧道.
就是一物体以较快速度穿过一管状体时的气流效应.
一个简单的例子就是随着火车的提速,火车空隧道时产生的隧道效应也开始研究了起来(这方面最先研究的是北京交通大学).因为隧道狭小,火车外表面的混沌气流很容易造成火车表皮结构失稳(也就是虽然有数个支点支撑,但各支点之间的材料已经严重变形).再深入一些就较复杂了,虽然不用薛定谔方程,但是要用到Navier-Stokes方程,还有伯努力方程,都是微分来微分去的.
他家之言,仅供参考.

回答4: