Potentialbarriere: Unterschied zwischen den Versionen
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Eine '''Potentialbarriere''', auch '''Potentialschwelle''' oder '''Potentialwall''', ist ein Raumbereich, in dem ein [[Potential (Physik)|Potential]] ein [[lokales Maximum]] annimmt (Abbildung Bereich II). Als Potential wird dabei eine [[Funktion (Mathematik)|Funktion]] bezeichnet, die jedem Punkt im Raum oder jedem [[Zustand (Physik)|Zustand]] in einem [[Phasenraum]] eine [[potentielle Energie]] zuordnet. Raumbereiche, die sich zwischen Potentialbarrieren befinden und in denen das Potential ein lokales Minimum annimmt, werden als [[Potentialtopf|Potentialtöpfe]] bezeichnet. Ob ein System oder ein [[Teilchen]] eine Potentialbarriere überwinden kann (von Bereich I in Bereich III der Abbildung wechseln), hängt dabei von seiner [[Energie]] und der Form der Barriere ab. | Eine '''Potentialbarriere''', auch '''Potentialschwelle''' oder '''Potentialwall''', ist ein Raumbereich, in dem ein [[Potential (Physik)|Potential]] ein [[lokales Maximum]] annimmt (Abbildung Bereich II). Als Potential wird dabei eine [[Funktion (Mathematik)|Funktion]] bezeichnet, die jedem Punkt im Raum oder jedem [[Zustand (Physik)|Zustand]] in einem [[Phasenraum]] eine [[potentielle Energie]] zuordnet. Raumbereiche, die sich zwischen Potentialbarrieren befinden und in denen das Potential ein lokales Minimum annimmt, werden als [[Potentialtopf|Potentialtöpfe]] bezeichnet. Ob ein System oder ein [[Teilchen]] eine Potentialbarriere überwinden kann (von Bereich I in Bereich III der Abbildung wechseln), hängt dabei von seiner [[Energie]], der Höhe und der Form der Barriere ab. | ||
Eine Potentialbarriere kann unterschiedliche Formen besitzen. Zu Berechnungs- und Illustrationszwecken wird häufig die Form einer [[Rechteckfunktion]] aus zwei ''Potentialstufen'' verwendet. | |||
Eine wichtige Potentialbarriere ist der [[Coulombwall]]. | |||
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Eine Potentialbarriere hat zur Folge, dass ein bestimmter physikalischer Prozess (etwa das Fließen eines [[elektrischer Strom|elektrischen Stromes]] oder eine Bewegung aufgrund von [[Gravitationskraft|Gravitationskräften]]) verhindert bzw. behindert wird. So kann es sich um ein Teilchen in einem [[Gravitationspotential]] oder ein [[elektrische Ladung|geladenes]] Teilchen in einem [[elektrisches Potential|elektrischen Potential]] entlang einer Raumachse ''x'' handeln. | |||
In der [[Klassische Physik|klassischen Physik]] muss ein Objekt mehr Energie als die Energie ''V''<sub>0</sub> im Maximum der Potentialbarriere besitzen, um sie überwinden zu können: um z. B. über einen Berg rollen zu können, muss ein Ball mehr [[kinetische Energie|Bewegungsenergie]] besitzen als seine potentielle Energie an der Spitze des Berges beträgt. In der [[Quantenmechanik]] kann jedoch auch ein Teilchen mit geringerer Energie eine Potentialbarriere überwinden, was dann als [[Tunneleffekt|tunneln]] bezeichnet wird. | |||
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Aktuelle Version vom 30. Juni 2018, 16:11 Uhr
Eine Potentialbarriere, auch Potentialschwelle oder Potentialwall, ist ein Raumbereich, in dem ein Potential ein lokales Maximum annimmt (Abbildung Bereich II). Als Potential wird dabei eine Funktion bezeichnet, die jedem Punkt im Raum oder jedem Zustand in einem Phasenraum eine potentielle Energie zuordnet. Raumbereiche, die sich zwischen Potentialbarrieren befinden und in denen das Potential ein lokales Minimum annimmt, werden als Potentialtöpfe bezeichnet. Ob ein System oder ein Teilchen eine Potentialbarriere überwinden kann (von Bereich I in Bereich III der Abbildung wechseln), hängt dabei von seiner Energie, der Höhe und der Form der Barriere ab.
Eine Potentialbarriere kann unterschiedliche Formen besitzen. Zu Berechnungs- und Illustrationszwecken wird häufig die Form einer Rechteckfunktion aus zwei Potentialstufen verwendet.
Eine wichtige Potentialbarriere ist der Coulombwall.
Bedeutung
Eine Potentialbarriere hat zur Folge, dass ein bestimmter physikalischer Prozess (etwa das Fließen eines elektrischen Stromes oder eine Bewegung aufgrund von Gravitationskräften) verhindert bzw. behindert wird. So kann es sich um ein Teilchen in einem Gravitationspotential oder ein geladenes Teilchen in einem elektrischen Potential entlang einer Raumachse x handeln.
In der klassischen Physik muss ein Objekt mehr Energie als die Energie V0 im Maximum der Potentialbarriere besitzen, um sie überwinden zu können: um z. B. über einen Berg rollen zu können, muss ein Ball mehr Bewegungsenergie besitzen als seine potentielle Energie an der Spitze des Berges beträgt. In der Quantenmechanik kann jedoch auch ein Teilchen mit geringerer Energie eine Potentialbarriere überwinden, was dann als tunneln bezeichnet wird.
Weblinks
- Science Dictionary (englisch)
- Marc D. Semon: Potential Barrier (englisch)