Потенциальный барьер

Определение "Потенциальный барьер" в Большой Советской Энциклопедии

Потенциальный барьер. Рис.

Потенциальный барьер в физике, пространственно ограниченная область высокой потенциальной энергии частицы в силовом поле, по обе стороны которой потенциальная энергия более или менее резко спадает. Потенциальный барьер соответствует силам отталкивания.

На рис. изображен Потенциальный барьер простой формы для случая одномерного (по оси х) движения частицы. В некоторой точке х = x₀ потенциальная энергия V (х) принимает максимальное значение V₀, называется высотой Потенциальный барьер Потенциальный барьер делит пространство на две области (I и II), в которых потенциальная энергия частицы меньше, чем внутри Потенциальный барьер (в области III).

В классической механике прохождение частицы через Потенциальный барьер возможно лишь в том случае, если её полная (кинетическая + потенциальная) энергия E превышает высоту Потенциальный барьер E ³ V₀; тогда частица пролетает над барьером. Если же энергия частицы недостаточна для преодоления барьера, E < V₀, то в некоторой точке x₁ частица, движущаяся слева направо, останавливается и затем движется в обратном направлении. То есть Потенциальный барьер является как бы непрозрачной стенкой, барьером, для частиц с энергией, меньшей высоты Потенциальный барьер, - отсюда название «Потенциальный барьер».

В квантовой механике, в отличие от классической, возможно прохождение через Потенциальный барьер частиц с энергией E < V₀ (это явление называется туннельным эффектом) и отражение от Потенциальный барьер частиц с E > V₀. Такие особенности поведения частиц в квантовой физике непосредственно связаны с корпускулярно-волновой природой микрочастиц (см. Квантовая механика). Туннельный эффект существен лишь для систем, имеющих микроскопические размеры и массы. Чем уже Потенциальный барьер и чем меньше разность между высотой Потенциальный барьер и полной энергией частицы, тем больше вероятность для частицы пройти через него.