量子力學的概率 按量子力學來說,一個人撞墻,有多大概率能穿過去?

問題很有趣 , 是初步學習量子力學里薛定諤方程的時候 , 書上最常見的例題和習題之一 。
量子力學的概率 按量子力學來說,一個人撞墻,有多大概率能穿過去?
對于微觀粒子具有量子隧穿效應 , 但對于宏觀物體按物質波理論也有這樣的概率 , 但是微乎其微 。
量子力學的概率 按量子力學來說,一個人撞墻,有多大概率能穿過去?
學習大學物理會出現這樣的習題 , 比如計算汽車闖入客廳的概率 , 人穿墻的概率 。
量子力學的概率 按量子力學來說,一個人撞墻,有多大概率能穿過去?
量子力學的概率 按量子力學來說,一個人撞墻,有多大概率能穿過去?
這是薛定諤方程應用最簡單的粒子 , 方勢壘的穿透問題 , 如果考慮方勢壘的隧道效應 , 可以簡單模型為如下圖 。
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本題中 , 方勢壘為
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量子力學的概率 按量子力學來說,一個人撞墻,有多大概率能穿過去?
1.經典情況
當入射粒子能量E低于V0時 , 按照經典力學觀點 , 粒子不能進入勢壘 , 將全部被彈回 。
2.量子情況
但是 , 量子力學將給出全然不同的結論 。我們從一維定態薛定諤方程出發:
然后分三個區域求解 。
在方勢壘的區域內( x1< x<x2 ) , V=V0>E , 
其解是指數函數:
由此可見 , 在區域Ⅲ的波函數并不為零;原在區域Ⅰ的粒子有通過區域Ⅱ進入Ⅲ的可能 , 見圖
從上圖勢壘貫穿過程的波函數 , 可以計算出穿透幾率為:
由此可見 , 勢壘厚度(D=x2-x1)越大 , 粒子通過的幾率越小;粒子的能量E越大 , 則穿透幾率也越大 。兩者都呈指數關系 , 因此 , D和E的變化對穿透因子P十分靈敏 。
你可以取各種穿越粒子的數據代入 , 比如人穿墻 , 取各種參數 , 如取人的質量 m=100kg , 墻厚0.2m等參數代入以后 , 
穿透幾率計算后遠遠小于
可見宏觀物體穿越的幾率及其微小 , 近似不可能 。所以宏觀物體談量子效應是無意義的 。如果換成一個電子和一個高于它具有能量的勢壘 , 那么電子就有很大幾率可以貫穿這個勢壘 , 這就是掃描隧道顯微鏡的物理原理 。
這個習題主要是供物理專業學生計算和熟悉量子隧道效應計算用的 。
【量子力學的概率 按量子力學來說,一個人撞墻,有多大概率能穿過去?】所以從以上計算看出 , 量子力學主要對微觀粒子其作用 , 對于宏觀物體 , 量子力學幾乎毫無影響 。
討論宏觀物體的量子力學效應 , 也是意義不大的 。
量子實驗室 , 專注科學問題 , 歡迎評論和關注 。
天外之謎pld dbdr茅山道士怎么算?茅山在古金陵之南邊 , 大約在溧陽境內茅山不大 , 道士猶久 , 據傳說這里的道士存在 , 佛教還沒有進入中國 , 最起碼在唐禎觀年前就存在 。茅山道士對外不張揚 , 有否道法和道法有多深遠 , 人們都不了解 , 所以人們往往將他貶低 。還把他作為任何水平低下的比喻 。一聽到誰辦事低下 , 人們會說:哦!茅山道士出身(說明沒真本事) 。茅山道士究競有沒道法 。我是江蘇人也沒有聽說過 。不過茅山道士延生存在很早他有那么多年的修養 , 一點成果都沒有 , 我也不信 。他們的道規嚴肅 , 就是不對外張揚 , 尤其是與同道者沒有較往 , 聯係 。