勢壘貫穿

簡單介紹

電子透過勢壘的機率就可以用貫穿係數T來說明。

電子貫穿係數T隨勢壘寬度a的增加而迅速減小，下表給出的是(U0－E)=5eV時的具體數據。

a (nm)	T
0.1	0.1
0.5	1.7×10-38
1.0	3.0×10-38

勢壘很寬或能量差很大或粒子質量很大時，貫穿係數T≈0，隧道效應在實際上已經沒有意義，量子概念過渡到經典力學情形。因此，粒子的隧道效應是微觀粒子的量子力學行為，巨觀粒子是不會發生隧道貫穿效應的。

根本原因

勢壘貫穿的根本原因是“測不準原理”，只要你認可測不準原理，就很容易理解勢壘貫穿了，並不需要你去了解複雜的薛丁格方程求解。解釋如下：能量E與時間T是不能同時測準的，時間測量越準確（時間範圍越短），相應的能量就會無法很準確測量。這裡的測不準並不是技術上的問題，而是“測不準原理”產生的真實的範圍變化。也就是說，微觀粒子在極短的時間內，其能量的可能值範圍就會變大，因此，雖然微觀粒子的能量E小於勢壘U，這裡的粒子能量E應該是其可能的能量範圍的平均值。在極短的時間內，粒子會有一個較小的幾率處於這個能量範圍的高端處（即呈現高能狀態），瞬間能量超過了勢壘U。如果勢壘U的空間跨度非常小，這個只能存在極短時間的高能粒子將可以越過勢壘，越過勢壘之後，粒子的能量重新回復到正常大小。簡單地說，就是先憑空”借”來能量，成功穿越後再把“借”來的能量”還”回去，這種憑空的能量“借還”是可以允許的，也並沒有違背能量守恆原理，但必須在極短的時間之內進行，因此勢壘貫穿現象能夠穿越的距離也就非常小。

這種憑空的能量借還的現象也是量子理論中“虛粒子”的產生原因——在極短時間內，真空中某處會突然處於高能狀態，這些能量轉換成一對正粒子和反粒子，然後這對粒子又立刻相互湮滅而消失，這就是“虛粒子”。這就是量子理論對於”真空”的描述，真空中無時不刻地大量出現這種虛粒子。虛粒子對巨觀真空不會產生任何影響，但對於微觀下的量子真空卻有極深遠的意義。