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量子隧道效應中的能量守恒問題研究.doc 25頁

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PAGE 河北工業大學2012屆本科畢業論文 畢業論文中文摘要 量子隧道效應中的能量守恒問題研究 摘要: 隧道效應是無經典對應的純量子效應,之前在研究隧道效應時有人認為隧道效應能量是不守恒的,因為微觀粒子在穿越勢壘時出現了負動能和虛動量的情況。實際上,這是沒有徹底認識隧道效應實質的結果。本文從討論微觀客體的波粒二象性出發,結合量子力學中的能量守恒定律,指出隧道效應是微觀客體在微尺度下的波動性所致,并結合波函數的態疊加原理指出微尺度下客體能量不確定性是使之越過高于其能量勢壘的根本原因。之后本文通過經典情況下近似的經典光隧道效應的對比,從能流角度出發,討論并驗證了微尺度下的量子隧道效應仍然是符合能量守恒定律的事實,即入射波的能流密度等于反射波和透射波的能流密度。在宏觀尺度上,用統計的思想同樣驗證了能量的守恒。從而最終證明在量子隧道效應仍然是符合能量守恒的。最后,本文對隧道效應的應用做了一下介紹,表明了其巨大的開發潛力。 關鍵詞: 隧道效應 波粒二象性 態疊加原理 能量守恒 能流密度 畢業設計(論文)外文摘要 Title The study of the conservation of energy in quantum tunnel effect Abstract The tunnel effect is a pure quantum effect which has no classical corresponding. Somebody says the tunnel effect does not obey the law of the conservation of energy, since the micro particle would have negative energy and virtual momentum. Actually, this viewpiont comes from the lack of a thorough understanding of the essence of the tunnel effect. Starting with the discussion of wave-particle duality and the law of the conservation of energy in quantum mechanics, we point out that the tunnel effect is caused by the volatility of the micro-object in the micro scale. Combining with the superposition principle of the wave function, we find out that the uncertainty of the energy in microscale is the reason for the tunnel effect. Then comparing with the classical optical tunnel effect and starting with the concept of the energy flow, we discussed and verified that the tunnel effect still obey the law of the conservation of energy, i.e.,the energy flux density of the incident wave equals to the sum of that of reflected wave and transmitted wave. On the macroscopicscale, we also verified the conservation of energy with a statistic method. Finally, we introduced the application of quantum tunneling effect and pointed out its potential for development. Keywords: tunnel effect wave-particle duality superposition energy conservation energy flux density 目 次 TOC \o "1-3" \h \z \u 0 引言 1 1 微觀狀態的描述 2 1.1 微觀客體的經典描述及其遇到的

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