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touchhappy

金虫 (著名写手)

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[交流] 【求助】量子隧穿效应本质是什么

最近在看量子方面的东西，觉得量子隧穿效应很有趣，想请教一下各位大侠，它的本质是什么？我知道这是薛定谔方程解的必然结果，可是除了从波动方程本身得到的数学结论之外，还有没有其他的物理解释呢？期待高手的回答

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吃货萌萌哒！！

1楼 2010-03-09 21:22:22

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shelinger

金虫 (小有名气)

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引用回帖:

Originally posted by just_play at 2010-03-12 21:21:03:

量子力学中通过在给定边界条件下求解薛定谔方程来获得体系的全部信息，而势垒则作为边界条件，数学上偏微分方程的解自然会受到边界条件的限制。

从物理上说，能量本征态并不是粒子的位置本征态，相反可能是 ...

受教了。
我上面的描述只是想在经典或者半经典的情况下描绘一个隧穿的图像。
如果在量子力学图像下，像你说的，粒子是处在一个能量的本征态，波函数是在整个空间分布的，那么这时候只能说粒子在区1和区2的概率是多少，如何定义隧穿呢？
仔细看曾的书，在后面对隧穿的描述都是讲粒子要“穿越”势垒，量子力学的解上来讲，这是粒子的一个状态，何来的穿越之说呢？个人认为这是和物质的粒子性相关的，我们探测粒子时总是探测到完整的粒子，譬如探测到它在1区了，然后我们在2区又有可能探测到它。在1区探测到它时，根据测不准原理，它的能量将产生不确定，有可能获得高于势垒的能量而在2区再一次探测到它。而这种实际中的情况与书上定义的“隧穿”不同（或许已经不能称之为隧穿了，我之前的表述中没有注意到这点），而按书上描述的，“隧穿”只是粒子在2区出现的几率。这与你的观点是一样的。
只是如何根据这个几率来定义“隧穿”几率呢？曾书就假设粒子是向某一个方向来的，即流密度的方向。于是有了入射透射和反射。
注意：就书中的方势垒情况，能量本征态是简并的，做空间反演后的波函数仍是本征函数，这两个解组合为具有宇称的波函数也是本征函数。那对于具有偶宇称的态来讲，从经典的粒子运动方向或流密度的方向已经不能区别入射透射和反射了，此时的“隧穿”又如何来讲？
曾的书中只是选了个有经典图像对应的态来解释了“隧穿”，对于那没有经典对应的态，如上面说的偶宇称的态，“隧穿”几率是个什么？