fbpx
วิกิพีเดีย

กำแพงศักย์

ในวิชากลศาสตร์ควอนตัม การเคลื่อนที่ของอนุภาคใน ศักย์กีดขวางหรือกำแพงศักย์ (The potential barrier) เป็นปัญหาพื้นฐานสำหรับอธิบายการเคลื่อนที่ของอนุภาคในศักย์ แบบ 1 มิติที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ การทะลุผ่าน (Tunneling Effect) และการสะท้อนของคลื่นกล การพิจารณาการเคลื่อนที่ของอนุภาคในศักย์แบบศักย์กีดขวางนี้ ในเบื้องต้นจะใช้การแก้สมการชเรอดิงเงอร์ที่ไม่ขึ้นกับเวลาพิจารณาอนุภาคที่เคลื่อนที่เข้าหากำแพงศักย์ดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 แสดงกำแพงศักย์ V0 ที่มีความกว้าง a

เมื่อพิจารณาการเคลื่อนที่ของอนุภาคเข้าหากำแพงศักย์มีโอกาสที่อนุภาคนี้จะเกิดการสะท้อนเมื่อเคลื่อนที่กระทบกับกำแพงศักย์หรือมีโอกาสที่อนุภาคบางส่วนจะทะลุผ่านกำแพงศักย์ไปได้โดยจะขึ้นอยู่กับสัมประสิทธิ์การทะลุผ่าน (transmission coefficient) และสัมประสิทธิ์การสะท้อน (reflection coefficient) ซึ่งคำนวณได้จากสมการชเรอดิงเงอร์

เมื่อ คือ Hamiltonian, คือ Planck constant, คือ มวลของอนุภาค, คือ พลังงานของอนุภาค

การวิเคราะห์อนุภาคที่เคลื่อนที่ในกำแพงศักย์

 
รูปที่ 2 แสดงความน่าจะเป็นของลักษณะพฤติกรรมของอนุภาคที่เคลื่อนที่ภายในกำแพงศักย์ในบริเวณต่างๆ

จากสมการชเรอดิงเงอร์ที่ไม่ขึ้นกับเวลา พิจารณาอนุภาคที่เคลื่อนที่ในศักย์กีดขวางดังรูปที่ 2 การเคลื่อนที่ของอนุภาคในศักย์กีดขวางจะแบ่งการพิจารณาเป็น 3 บริเวณคือ ที่ x < 0, 0 < x < a และ x > a ซึ่งแต่ละบริเวณจะได้ฟังก์ชันคลื่นดังนี้

 
 
 

จากสมการข้างต้นเมื่อเราพิจารณาพลังงานของอนุภาคที่คลื่นในศักย์จะพบว่า เมื่อ

E < V0

อนุภาคที่เคลื่อนที่ในศักย์กีดขวางจะมีสัมประสิทธิ์การทะลุผ่านเป็น

  ,  

จากสมการนี้แสดงให้เห็นว่ามีโอกาสเกิดเหตุการณ์ที่อนุภาคบางส่วนสามารถเคลื่อนที่ผ่านศักย์กีดขวางไปได้ซึ่งแตกต่างการอธิบายตามทฤษฎีแบบคลาสสิค เรียกปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นนี้ว่า การทะลุผ่าน (Tunneling Effect)

E > V0

อนุภาคที่เคลื่อนที่ในศักย์กีดขวางจะมีสัมประสิทธิ์การทะลุผ่านเป็น

  ,  

และในกรณีนี้ยังมีโอกาสที่อนุภาคที่เคลื่อนที่ในศักย์จะเกิดการสะท้อนกลับซึ่งแสดงตามสมการ

 

อ้างอิง

  • Griffiths, David J. (2004). Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-111892-7.
  • Quantum mechanics. Wiley-Interscience: Wiley. 1996. pp. 231–233. ISBN 978-0-471-56952-7. |first= missing |last= (help)

กำแพงศ, กย, ในว, ชากลศาสตร, ควอนต, การเคล, อนท, ของอน, ภาคใน, กย, ดขวางหร, potential, barrier, เป, นป, ญหาพ, นฐานสำหร, บอธ, บายการเคล, อนท, ของอน, ภาคในศ, กย, แบบ, สามารถอธ, บายปรากฏการณ, การทะล, าน, tunneling, effect, และการสะท, อนของคล, นกล, การพ, จารณาการเค. inwichaklsastrkhwxntm karekhluxnthikhxngxnuphakhin skykidkhwanghruxkaaephngsky The potential barrier epnpyhaphunthansahrbxthibaykarekhluxnthikhxngxnuphakhinsky aebb 1 mitithisamarthxthibaypraktkarn karthaluphan Tunneling Effect aelakarsathxnkhxngkhlunkl karphicarnakarekhluxnthikhxngxnuphakhinskyaebbskykidkhwangni inebuxngtncaichkaraeksmkarcherxdingengxrthiimkhunkbewlaphicarnaxnuphakhthiekhluxnthiekhahakaaephngskydngrupthi 1 rupthi 1 aesdngkaaephngsky V0 thimikhwamkwang a emuxphicarnakarekhluxnthikhxngxnuphakhekhahakaaephngskymioxkasthixnuphakhnicaekidkarsathxnemuxekhluxnthikrathbkbkaaephngskyhruxmioxkasthixnuphakhbangswncathaluphankaaephngskyipidodycakhunxyukbsmprasiththikarthaluphan transmission coefficient aelasmprasiththikarsathxn reflection coefficient sungkhanwnidcaksmkarcherxdingengxr H ps x ℏ 2 2 m d 2 d x 2 V x ps x E ps x displaystyle H psi x left frac hbar 2 2m frac d 2 dx 2 V x right psi x E psi x emux H displaystyle H khux Hamiltonian ℏ displaystyle hbar khux Planck constant m displaystyle m khux mwlkhxngxnuphakh E displaystyle E khux phlngngankhxngxnuphakh enuxha 1 karwiekhraahxnuphakhthiekhluxnthiinkaaephngsky 1 1 E lt V0 1 2 E gt V0 2 xangxingkarwiekhraahxnuphakhthiekhluxnthiinkaaephngsky aekikh rupthi 2 aesdngkhwamnacaepnkhxnglksnaphvtikrrmkhxngxnuphakhthiekhluxnthiphayinkaaephngskyinbriewntang caksmkarcherxdingengxrthiimkhunkbewla phicarnaxnuphakhthiekhluxnthiinskykidkhwangdngrupthi 2 karekhluxnthikhxngxnuphakhinskykidkhwangcaaebngkarphicarnaepn 3 briewnkhux thi x lt 0 0 lt x lt a aela x gt a sungaetlabriewncaidfngkchnkhlundngni ps L x A r e i k 0 x A l e i k 0 x x lt 0 displaystyle psi L x A r e ik 0 x A l e ik 0 x quad x lt 0 ps C x B r e i k 1 x B l e i k 1 x 0 lt x lt a displaystyle psi C x B r e ik 1 x B l e ik 1 x quad 0 lt x lt a ps R x C r e i k 0 x C l e i k 0 x x gt a displaystyle psi R x C r e ik 0 x C l e ik 0 x quad x gt a caksmkarkhangtnemuxeraphicarnaphlngngankhxngxnuphakhthikhluninskycaphbwa emux E lt V0 aekikh xnuphakhthiekhluxnthiinskykidkhwangcamismprasiththikarthaluphanepn T t 2 1 1 V 0 2 sinh 2 k 1 a 4 E V 0 E displaystyle T t 2 frac 1 1 frac V 0 2 sinh 2 k 1 a 4E V 0 E k 1 2 m V 0 E ℏ 2 displaystyle k 1 sqrt 2m V 0 E hbar 2 caksmkarniaesdngihehnwamioxkasekidehtukarnthixnuphakhbangswnsamarthekhluxnthiphanskykidkhwangipidsungaetktangkarxthibaytamthvsdiaebbkhlassikh eriykpraktkarnthiekidkhunniwa karthaluphan Tunneling Effect E gt V0 aekikh xnuphakhthiekhluxnthiinskykidkhwangcamismprasiththikarthaluphanepn T t 2 1 1 V 0 2 sin 2 k 1 a 4 E E V 0 displaystyle T t 2 frac 1 1 frac V 0 2 sin 2 k 1 a 4E E V 0 k 1 2 m E V 0 ℏ 2 displaystyle k 1 sqrt 2m E V 0 hbar 2 aelainkrniniyngmioxkasthixnuphakhthiekhluxnthiinskycaekidkarsathxnklbsungaesdngtamsmkar R r 2 1 T displaystyle R r 2 1 T xangxing aekikhGriffiths David J 2004 Introduction to Quantum Mechanics 2nd ed Prentice Hall ISBN 0 13 111892 7 Quantum mechanics Wiley Interscience Wiley 1996 pp 231 233 ISBN 978 0 471 56952 7 first missing last help ekhathungcak https th wikipedia org w index php title kaaephngsky amp oldid 6859561, wikipedia, วิกิ หนังสือ, หนังสือ, ห้องสมุด,

บทความ

, อ่าน, ดาวน์โหลด, ฟรี, ดาวน์โหลดฟรี, mp3, วิดีโอ, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, รูปภาพ, เพลง, เพลง, หนัง, หนังสือ, เกม, เกม