在量子力学中,方势垒透射是描述一个粒子遇到一个势能突变时行为的经典问题。与我们日常经验中的物体在遇到障碍时要么停下要么越过不同,量子粒子在遇到一个能量比自身动能高的势垒时,有一定的概率能够“隧穿”通过这个势垒,即使它的能量不足以让它越过。
方势垒模型通常由三个部分组成:一个较低的势能区域、一个高势能的垒区域以及另一个较低的势能区域。当一个量子粒子(如电子)从低势能区域射向势垒时,如果其能量低于势垒高度,经典物理学预测粒子将被反射。然而,量子力学告诉我们粒子有一定概率能够穿透这个势垒,并在另一侧继续传播。
量子隧穿的概率与势垒的宽度和高度有关,以及粒子的波长。薛定谔方程为这个概率提供了精确的计算方法。方势垒透射不仅是量子力学中的一个基础概念,也是现代技术中的许多应用的基础,如隧道二极管和扫描隧道显微镜等。这种非直观的量子现象是量子世界与经典物理世界显著不同的一个例证。