Большая Советская Энциклопедия.

Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Потенциальная яма

Потенциальная яма (далее П) в физике, ограниченная область пространства, в которой потенциальная энергия частицы меньше, чем вне ее. Термин "П" происходит от вида графика, изображающего зависимость потенциальной энергии частицы, находящейся в силовом поле, от ее положения в пространстве (в случае одномерного движения — от координаты х; рис. 1). Такая форма зависимости (x) возникает в поле сил притяжения. Характеристики П — ширина (расстояние, на котором проявляется действие сил притяжения) и глубина (равная разности потенциальных энергий частицы на "краю" ямы и на ее "дне", соответствующем минимальной потенциальной энергии). Основное свойство П — способность удерживать частицу, полная энергия E которой меньше глубины ямы 0; такая частица внутри П будет находиться в связанном состоянии.

  В классической механике частица с энергией E < 0 не сможет вылететь из П и будет все время двигаться в ограниченной области пространства внутри ямы; устойчивому равновесию отвечает положение частицы на "дне" ямы (оно достигается при кинетической энергии частицы Екин = E = 0). Если же E > 0, то частица преодолеет действие сил притяжения и покинет яму. Примером может служить движение упругого шарика, находящегося в поле сил земного притяжения, в чашке с пологими стенками (рис. 2).

  В квантовой механике, в отличие от классической, энергия частицы, находящейся в связанном состоянии в П, может принимать лишь определенные дискретные значения, т. е. существуют дискретные уровни энергии (см., например, рис. 6 к ст. Квантовая механика). Однако такая дискретность уровней становится заметной лишь для систем, имеющих микроскопические размеры и массы. По порядку величины расстояние DE между уровнями энергии для частицы массы m в "глубокой" яме ширины а определяется величиной DE ~/ma2 (Планка постоянная). Наинизший (основной) уровень энергии лежит выше "дна" П (см. Нулевая энергия). В П малой глубины (o £ /ma2) связанное состояние может вообще отсутствовать (так, протон и нейтрон с параллельными спинами не образуют связанной системы, несмотря на существование сил притяжения между ними).

  Кроме того, согласно квантовой механике, частица, находящаяся в П со "стенками" конечной толщины (типа кратера вулкана), может покинуть П за счет туннельного эффекта даже в том случае, если ее энергия меньше высоты ямы (ср. со ст. Потенциальный барьер).

  Форма П и ее размеры (глубина и ширина) определяются физической природой взаимодействия частиц. Важный случай — кулоновская П, описывающая притяжение электрона ядром. Понятие "П" широко применяется в и молекулярной физике, а также в физике твердого тела и ядра..

  Лит. см. при статьях Квантовая механика, Ядро атомное, Твердое тело.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 22.10.2017 09:28:04


08:50 Россиянин Гассиев отправил в нокаут поляка Влодарчика в четвертьфинале WBSS
08:01 Учительницу из Флориды обвинили в совращении ученицы у школьной доски
05:15 Глава ЦРУ рассказал о планах разозлить свое агентство
03:29 Автобус с детской хоккейной командой попал в ДТП под Ярославлем
02:36 Парламентские выборы в Чехии выиграли «недовольные граждане» миллиардера Бабиша
00:58 На акцию в поддержку смещенного правительства вышли полмиллиона каталонцев