ТЕОРИЯ ТУННЕЛЬНОГО ЭФФЕКТА

ТЕОРИЯ ТУННЕЛЬНОГО ЭФФЕКТА. Туннельный эффект - квантовое явление проникновения микрочастицы из одной классически доступной области движения в другую, отделённую от первой потенциальным барьером рис.1.1 . 2 . Если рассматривается микрообъект, например, электрон в потенциальной яме, то в отличие от классической механики существует конечная вероятность обнаружить этот объект в запрещенной области пространства, там, где его полная энергия меньше, чем потенциальная энергия в этой точке. 3 Вероятность обнаружения частицы в какой-либо точке пространства пропорциональна квадрату модуля волновой функции. При подлёте к потенциальному барьеру частица пройдёт сквозь него лишь с какой-то долей вероятности, а с какой-то долей вероятности отразится.

Коэффициент туннелирования прохождения, просачивания частицы через барьер D равен D e -2a ћ 2m U0-E Ѕ 1 где а - ширина барьера, U0 - высота барьера.

Главная особенность 1 заключается в том, что очень малая величина ћ постоянная Планка стоит в знаменателе экспоненты, вследствие чего коэффициент туннелирование через барьер классической частицы большой массы очень мал. 4 Чем меньше масса частицы, тем больше и вероятность туннельного эффекта.

Так, при высоте барьера в 2 эВ и ширине 108см вероятность прохождения сквозь барьер для электрона с энергией 1 эВ равна 0,78, а для протона с той же энергией лишь 3,610-19. Если же взять макроскопическое тело - шарик массой в 1 г, движущийся по горизонтальной поверхности с очень малой скоростью кинетическая энергия близка к нулю, то вероятность преодоления им препятствия - лезвия бритвы толщиной 0,1 мм, выступающего над горизонтальной поверхностью на 0,1 мм, равна10-26. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер можно пояснить и с помощью соотношения неопределённостей. Неопределённость импульса р на отрезке х, равном ширине барьера а, составляет р ћ а. Связанная с этим разбросом в значениях импульса кинетическая энергия р 2 2m0 может оказаться достаточной для того, чтобы полная энергия частицы оказалась больше потенциальной. 2 . 2 Туннельный эффект в химии 1.