Большая Советская Энциклопедия (ПО)

Потенциальный барьер

Потенциа'льный барье'р в физике, пространственно ограниченная область высокой потенциальной энергии частицы в силовом поле, по обе стороны которой потенциальная энергия более или менее резко спадает. П. б. соответствует силам отталкивания.

На рис. изображен П. б. 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 П. б. П. б. делит пространство на две области (I и II), в которых потенциальная энергия частицы меньше, чем внутри П. б. (в области III).

В классической механике прохождение частицы через П. б. возможно лишь в том случае, если её полная (кинетическая + потенциальная) энергия E превышает высоту П. б. 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 П. б. является как бы непрозрачной стенкой, барьером, для частиц с энергией, меньшей высоты П. б., — отсюда название «П. б.».

В квантовой механике, в отличие от классической, возможно прохождение через П. б. частиц с энергией E < V₀ (это явление называется туннельным эффектом ) и отражение от П. б. 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 П. б. и чем меньше разность между высотой П. б. и полной энергией частицы, тем больше вероятность для частицы пройти через него.

Рис. к ст. Потенциальный барьер.