题目
量子隧穿效应指的是粒子有可能穿过能量比其自身能量高的势垒。关于隧穿几率和势垒的厚度,下列说法正确的是( ) (A)隧穿几率不依赖于厚度; (B)隧穿几率随厚度的增加线性减小; (C)隧穿几率与厚度成平方反比关系; (D)隧穿几率随厚度的增加指数衰减。
量子隧穿效应指的是粒子有可能穿过能量比其自身能量高的势垒。关于隧穿几率和势垒的厚度,下列说法正确的是( )
(A)隧穿几率不依赖于厚度;
(B)隧穿几率随厚度的增加线性减小;
(C)隧穿几率与厚度成平方反比关系;
(D)隧穿几率随厚度的增加指数衰减。
题目解答
答案
D
量子隧穿的概率正比于
,L是势垒的厚度。
解析
步骤 1:理解量子隧穿效应
量子隧穿效应是指在量子力学中,粒子能够穿过能量比其自身能量高的势垒的现象。这种现象是由于量子力学中的波函数在势垒另一侧仍然存在非零概率幅,从而导致粒子有概率出现在势垒的另一侧。
步骤 2:分析隧穿几率与势垒厚度的关系
隧穿几率与势垒的厚度有关。根据量子力学理论,隧穿几率正比于$e^{-\frac{2L}{\hbar} \sqrt{2m(V_0-E)}}$,其中$L$是势垒的厚度,$\hbar$是约化普朗克常数,$m$是粒子的质量,$V_0$是势垒的高度,$E$是粒子的能量。从这个公式可以看出,隧穿几率随势垒厚度的增加而指数衰减。
步骤 3:选择正确答案
根据上述分析,隧穿几率随势垒厚度的增加而指数衰减,因此正确答案是(D)。
量子隧穿效应是指在量子力学中,粒子能够穿过能量比其自身能量高的势垒的现象。这种现象是由于量子力学中的波函数在势垒另一侧仍然存在非零概率幅,从而导致粒子有概率出现在势垒的另一侧。
步骤 2:分析隧穿几率与势垒厚度的关系
隧穿几率与势垒的厚度有关。根据量子力学理论,隧穿几率正比于$e^{-\frac{2L}{\hbar} \sqrt{2m(V_0-E)}}$,其中$L$是势垒的厚度,$\hbar$是约化普朗克常数,$m$是粒子的质量,$V_0$是势垒的高度,$E$是粒子的能量。从这个公式可以看出,隧穿几率随势垒厚度的增加而指数衰减。
步骤 3:选择正确答案
根据上述分析,隧穿几率随势垒厚度的增加而指数衰减,因此正确答案是(D)。