ATM-008 · Основы квантовой механики Демо-материал

Простые квантовые системы. Туннельный эффект

Свойства операторов и простейшие решения уравнения Шрёдингера: свободная частица, прямоугольная потенциальная яма, линейный гармонический осциллятор, прохождение через потенциальный барьер и туннельный эффект (альфа-распад, автоэлектронная эмиссия).

Примерное время: 3 ч 4 задания

Учебная цель

Объяснить свойства эрмитовых операторов и физический смысл коммутаторов.
Научиться находить энергетический спектр свободной частицы, потенциальной ямы и гармонического осциллятора.
Вычислять коэффициенты прохождения и отражения на потенциальном барьере.
Проанализировать проявления туннельного эффекта в природе и технике.

Ожидаемые результаты

Знает, что величины, которым соответствуют коммутирующие операторы, одновременно измеримы.
Вычисляет энергию частицы в бесконечной и конечной яме, уровни осциллятора $E_n = \hbar\omega(n+\tfrac12)$.
Оценивает коэффициент прохождения барьера по формуле $D \approx e^{-2\kappa a}$.
Объясняет механизм альфа-распада, автоэлектронной эмиссии и принцип работы туннельного микроскопа.

Интерактивная модельТуннельный эффект: потенциальный барьер
Интерактивная модельЧастица в потенциальной яме: волновые функции

Задания

Лекция
Лекция · 1 ч 20 мин · обязательный
Решение задач по теме «Простые квантовые системы. Туннельный эффект»
Практическое занятие · 1 ч 20 мин · обязательный
Альфа-распад ядер. Автоэлектронная эмиссия
Самостоятельная работа · 6 ч 10 мин · необязательно
Итоговый тест
Тест · 20 мин · обязательный · проход ≥ 70%

Условия завершения

  • Лекция
  • Решение задач по теме «Простые квантовые системы. Туннельный эффект»
  • Итоговый тест — не менее 70%