Une région localisée d'énergie potentielle plus élevée bordée de part et d'autre par un potentiel inférieur, formant un obstacle fini qui peut réfléchir ou transmettre partiellement des particules quantiques et supporter des phénomènes de tunneling et de résonance.

Principe

Modéliser des intervalles spatiaux finis où le potentiel est élevé par rapport aux régions environnantes afin que les fonctions d'onde incidentes se scindent en composants réfléchis, transmis et évanscents déterminés par l'appariement des conditions au bord.

Démonstration

Une fine couche isolante entre deux régions conductrices est modélisée comme une barrière rectangulaire finie pour calculer le courant de tunnel : les électrons d'énergie inférieure à la hauteur de la barrière ont une amplitude décroissante exponentiellement à l'intérieur mais une probabilité finie d'apparaître de l'autre côté.

Mauvaise application

Supposer une impénétrabilité classique et poser la transmission nulle chaque fois que l'énergie de la particule est inférieure à la hauteur de la barrière ; cela néglige le tunnel quantique et peut mal prédire les courants de fuite ou la désintégration alpha nucléaire.

Conséquence

Le traitement correct prédit une transmission non nulle sous la barrière (tunneling), des pics de résonance dépendant de l'énergie lorsque la largeur de la barrière et la longueur d'onde coïncident, et des états liés quantifiés à l'intérieur des barrières suffisamment profondes.

Inversion

Le concept inverse est un puits de potentiel (une région de potentiel plus bas bordée par un potentiel plus élevé) où les états liés sont typiques ; inverser le signe transforme un problème de barrière en problème de puits avec des propriétés spectrales différentes.

Limite

S'applique aux potentiels d'étendue spatiale finie et de profil constant par morceaux ou variant doucement ; exclut les barrières infinies, les singularités en delta traitées comme idéalisations distinctes, et la diffusion multidimensionnelle à géométrie complexe sauf généralisation appropriée.

Tension sémantique

Proche conceptuellement des potentiels en échelon et des barrières en fonction delta : l'échelon a une seule discontinuité et manque de confinement, la delta-barrière est singulière et ponctuelle ; la barrière finie supporte spécifiquement des résonances et effets de longueur de tunneling.

Synthèse

Le potentiel barrière est une région élevée de portée finie qui module réflexion, transmission, tunneling et comportement résonant en modifiant la structure spatiale des fonctions d'onde quantiques par l'appariement des solutions oscillatoires et évanscentes.