勢壘穿透英文解釋翻譯、勢壘穿透的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 barrier penetration

分詞翻譯：

勢壘的英語翻譯：

【計】 potential barrier
【化】 barrier; potential barrier; potential energy barrier; potential hill
【醫】 potential barrier

穿透的英語翻譯：

bite; penetrate; penetrate through; pierce; rift; strike
【化】 perforation
【醫】 penetrate; penetration

專業解析

勢壘穿透（Potential Barrier Penetration）是量子力學中的核心概念，指微觀粒子在能量低于勢壘高度時仍能穿越勢壘的物理現象，又稱量子隧穿效應（Quantum Tunneling Effect）。該現象違背經典力學預測，卻可通過薛定谔方程的波函數概率解釋獲得理論支撐。

從物理機制分析，粒子的波函數在勢壘區域呈指數衰減，但未完全歸零，因此存在非零概率出現在勢壘另一側。這一特性由伽莫夫（George Gamow）在1928年研究α衰變時首次定量描述，其數學表達式為穿透概率： $$ P propto e^{-2kL} $$ 其中$k=sqrt{2m(V_0-E)}/hbar$，$L$為勢壘寬度，$V_0$為勢壘高度，$E$為粒子能量。

該現象的實際應用包括：

掃描隧道顯微鏡（STM）：通過電子隧穿效應實現原子級分辨率成像，相關技術獲1986年諾貝爾物理學獎
半導體器件：隧道二極管、閃存存儲器的工作原理均依賴量子隧穿
核聚變：恒星内部的質子隧穿克服庫侖勢壘，驅動核聚變反應

權威文獻顯示，量子隧穿的時間特性至今仍是研究熱點，《現代物理評論》2021年的綜述指出其實驗驗證精度已達阿秒量級。該效應不僅拓寬了人類對微觀世界的認知，更為納米科技與能源技術提供了理論基礎。

網絡擴展解釋

勢壘穿透（又稱隧道效應）是量子力學中的核心現象，指微觀粒子能夠以一定概率穿透比其自身能量更高的勢壘。這一現象在經典物理中無法實現，但在量子領域具有重要應用。以下是詳細解釋：

1. 基本概念

物理模型：勢壘通常由勢能函數描述（如一維方形勢壘：$U(x)=U_0$，當$0 leq x leq a$；其他區域$U(x)=0$）。當粒子能量$E < U_0$時，量子力學允許粒子波函數在勢壘區域指數衰減後穿透。
經典與量子的差異：經典物理認為粒子動能$E < U_0$時無法穿越勢壘，而量子力學通過波函數概率解釋穿透現象。

2. 數學描述

通過求解薛定谔方程，得到勢壘區域的波函數： $$ psi_2(x) = C e^{-k_2 x} quad text{（其中$k_2 = sqrt{frac{2m(U_0 - E)}{hbar}}$）} $$ 透射系數$T propto e^{-2k_2 a}$，表明勢壘寬度$a$和高度差$(U_0 - E)$越大，穿透概率越低。

3. 典型應用

電子冷發射：強電場下金屬電子穿透表面勢壘逸出。
α衰變：α粒子通過量子隧穿逃離原子核束縛。
掃描隧穿顯微鏡（STM）：利用電子隧穿效應探測材料表面原子結構。

4. 特殊擴展

黑洞邊界可視為極高勢壘，内部粒子通過量子效應穿透形成霍金輻射。

參考資料

定義與模型：
數學推導：
經典對比：