Без лишних прелюдий:
#Потенциальная_яма — это область, где энергия частицы меньше, чем вокруг,
и из которой ей трудно выбраться.
📘 По сути — это “ловушка” для частицы.
Физики рисуют это буквально как впадину на графике потенциальной энергии V(x):
• где V(x) низкая — яма,
• где высокая — “стены”.
Если энергия частицы меньше, чем высота потенциального барьера,
она остаётся “пойманной” в яме.
Пример le classique
В классике, если частица поймана в яме (например, мяч в ямке),
она не может выбраться, пока не получит нужную энергию.
Пример le quantique
В квантовой физике частица — это волна, поэтому она не просто сидит в яме,
а распределена внутри и может просачиваться сквозь стенку!
Это и есть знаменитое квантовое туннелирование.
Даже если у частицы меньше энергии, чем высота барьера, она имеет ненулевую вероятность оказаться за ним.
🕊️ Голубиная версия - «Довольный голубь» edition
Безумный голубь попал в булочную с высокими стеклянными стенами.
• Внутри — просто рай (потенциальная яма), вокруг — пустота (высокий потенциал).
• Если энергии мало — голубь просто тусит внутри, наслаждается хлебом.
• Если энергии хватает — он разбегается, перепрыгивает и улетает.
• А если он квантовый — он может внезапно просочиться сквозь стекло,
даже не разбив его.
Про барьер и квантовое тоннелирование
Представь, что на пути частицы стоит энергетическая стена — барьер.
Это может быть:
• электростатическое поле,
• граница атома,
• или просто зона, где энергия V(x) больше, чем у частицы E.
📘 В классике: если энергии недостаточно, частица отскакивает и всё, конец истории.
Но не в квантовом мире.
В квантовом мире частица — волна. А волна не обрывается резко у границы. Она частично проникает внутрь барьера, а иногда даже появляется по другую сторону!
Это и есть квантовое туннелирование.
То есть вероятность “просочиться” — всегда не нулевая.
Почему это работает?
Если волновая функция затухает в барьере экспоненциально, то чем тоньше и ниже барьер,
тем больше шанс проскочить сквозь него.
🕳️ Что это значит физически:
• Частица не перепрыгивает барьер —
она как бы “просачивается” сквозь него, потому что её волновая функция существует везде сразу.
• После туннеля — это уже не “та же частица”, а “новое проявление” того же состояния по другую сторону.
Где это работает в реальности
• Ядерный распад (альфа-частицы выходят из атомных ядер).
• Электроны в туннельных диодах.
• Явление сверхпроводимости.
• Сканирующий туннельный микроскоп (STM) — реально “ощупывает” атомы.
🕊️ Голубиная версия
Представь: безумный голубь мчится к стене, у него энергии явно не хватает, чтобы пробить её.
В классике — он шлёпнется и отлетит. А в квантовом мире - его волна просачивается через стену, и он вдруг появляется по другую сторону, глядя в шоке и крича:
«КУРЛЫК?!»
Поэтому даже если голубь вас выбесил и вы сказали голубю "убей себя об стену", то существует не нулевая вероятность, что он выживет и вернется обратно требовать свой батон