Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Прохождение света через многослойную структуру






     

    В этом разделе мы рассмотрим прохождение частицы над потенциаль-ным барьером, составленным из N прямоугольных конечных барьеровшириной d, причем межбарьерное расстояние всюду одинаково и равно b (рис. 30.7).

     

     

    Рис. 30.7: Многослойная структура с периодом l=d+b, образованная N прямоуголь-ными потенциальными барьерами шириной d и межбарьерным расстоянием b.

     

    В принципе решение задачи о нахождении коэффициента прохождения через такой барьер может быть решена описанными выше спосо-бами. Сейчас нам важно только понять основной физический результат, так что нижеследующие формулы приводятся без вывода и только длясправки. Выражение для коэффициента прохождения имеет вид:

     

     

    Глава 30. Уравнение Шредингера

    Где --- коэффициент прохождения через одиночный прямоугольныйбарьер, вычисленный выше (при N = 1 получаем из = Dг).

    Величина k называется квазиволновым вектором (для отличия от вол-новых векторов частицы и мы набираем ее прямым шрифтом).

    В случае света мы используем для D r результат. Связь квази-волнового вектора с частотой падающего света и показателем преломле-ния дается тогда выражением:

    где

    kl=

     

    Наконец, входящие в функции определены как

    sin[h]x=

     

    Ясно, что для частот, при которых абсолютно прозрачен прямоуголь-ный барьер (Dг = 1), будет прозрачен и наш составной барьер ( = 1в этом случае, как следует и из формулы). В дополнение по-явятся и новые окна прозрачности. Здесь ситуация очень похожа наслучай с дифракционной решеткой (см. Ч. IV, раздел 30.5). Числен-ное решение показано на рис. 30.8, где для конкретности мы положили п = 1.52, b = 0.9(7. Левый рисунок представляет собой коэффициент про-хождения для одного, двух и четырех барьеров, правый --- для десятибарьеров. Последний случай, когда число барьеров велико (N 1)представляет для нас особый интерес. Тенденции, обнаруживающиесядля N = 10, в пределе N> станут только отчетливее. А именно: сростом N некоторые минимумы становятся глубже и шире, и в пределезначение коэффициента прохождения в них стремится к нулю. Наоборот, амплитуда колебаний при других частотах становится меньше и

    коэффициент прохождения стремится к единице. Физическое объяснениеэтого явления заключается в том, что выполнении определенных условийотраженные от концов прямоугольных барьеров волны взаимно компен-сируют, гасят друг друга.

    Подчеркнем еще раз: для предельного случая периодической струк-туры (N> ) зависимость коэффициента прохождения от частоты

    падающего света такова, что

    30.8. Оптическая аналогия прохождения частицы над барьером

    157

    а

    к

    X

    ф

    О

    X

    О

    О.

    П.

    \ -

    X

    ф

    -8-

    -8-

    о

    О

     

     

    Рис. 30.8: Коэффициент прохождения в зависимости от частоты падающего света для малого (слева) и большого (справа) числа барьеров. Видна тенденция формированияпри N> широких минимумов (т.н. запрещенных зон, непрозрачных для света иличастицы) и максимумов с D > 1 (т.н. разрешенных, абсолютно прозрачных зон).

     

    • имеются целые полосы частот, в которых ; для таких ча-стот составной барьер непрозрачен, свет этих частот полностью от-ражается от структуры.

     

    • для других же частот, наоборот, = 1, т.е. для них барьер пол-

     

     

    ностью прозрачен, не происходит никакого отражения, свет свободно

    распространяется в такой структуре (на этом явлении основано со-здание т.н. просветленных объективов).

    Аналогичное явление происходит и для квантовомеханической частицы, распространяющейся в периодическом потенциальном поле. При некото-рых значениях энергии частицы бесконечная периодическая последова-тельность потенциальных барьеров становится для нее совершенно не-прозрачной, даже если энергия частицы превышает высоту барьера. Придругих энергиях, наоборот, периодическая потенциальная структура ста-новится для частицы абсолютно прозрачной. Так возникают запрещен-ные и разрешенные энергетические зоны в кристалле, и мы с ними в своевремя познакомимся поближе.

     

    Контрольные вопросы

     

    • В чем заключается вероятностная интерпретация волновой функции?

     

     

    Глава 30. Уравнение Шредингера

     

     

    • Что такое условие нормировки волновой функции и в чем его физический смысл?

     

    • Запишите общее уравнение Шредингера. Какому соотношению классической фи-зики оно соответствует?

     

    • Как действует на волновую функцию оператор импульса ?

     

    • Как действует на волновую функцию оператор координаты г и любая функцияэтого оператора f ?

     

    • Что такое гамильтониан системы?

     

    • Запишите стационарное уравнение Шредингера.

     

    • При решении стационарного уравнения Шредингера для некоторой системы полу-чается ряд значений энергии: ... Может ли экспериментатор получить

     

    какое-то иное значение при измерении энергии этой системы?

     

    • Что такое вырождение энергетических уровней?

     

    • Дайте наглядное объяснение, почему квантуется энергия частицы, находящейся вбесконечно глубокой потенциальной яме.

     

    • Что такое нулевые колебания квантового осциллятора? Почему их существованиенеизбежно?

     

    • * Сформулируйте принцип соответствия Н. Бора.

     

    • В бесконечно глубокой потенциальной яме расстояние между высоколежащими

     

    уровнями возрастает с ростом номера уровня п (см. (30.24)). В то же время, ка-залось бы, принцип соответствия Бора требует, чтобы уровни сгущались к клас-сическому значению . Покажите, что принцип соответствия справедлив и для

    этой системы.

     

    • Пусть частица налетает на потенциальный барьер, причем ее энергия большевысоты барьера: Е U. Можно ли по результату такого процесса обнаружитьразницу между предсказаниями классической и квантовой теорий?

     

    • Что такое эффект туннелирования? Почему он не наблюдается в нашей повсе-дневной жизни?

     

    • Металлическая шайба массой т = 10 г скользит по гладкой поверхности соскоростью = 1м/с. На ее пути стоит небольшая горка с гладкими скло-нами. Высота горки Н = 5.5 см, ее ширина d = 10 см. Как известно из курсамеханики, начальная скорость шайбы позволяет ей подняться лишь на высоту = = 1/(2 X 9.8) = 5.1 10-2 м = 5.1 см. Квантовая же механика утвер-ждает, что в принципе шайба может оказаться по другую сторону горки. Оценитьвероятность такого события.

     

    • Квантовая механика дает только вероятностное описание движения частиц, гово-рить об их положении, скорости и т.п. смысла не имеет. Как Вы думаете, кактогда эта теория может широко использоваться при проектировании, например, устройств, использующих квантовые свойства систем?

     

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.