Potentialtopf

Potentialtopf in einer Dimension. Dargestellt ist die Potentielle Energie als Funktion des Orts. Teilchen mit der eingezeichneten Energie E können nach der klassischen Mechanik den Potentialtopf nicht verlassen und sich nur in der Region von

x_{1}

bis

x_{2}

aufhalten.

Der physikalische Begriff Potentialtopf ist eine anschauliche Bezeichnung für die Region um ein lokales Minimum der Potentialverteilung eines Systems. Man benutzt dabei die Vorstellung eines Körpers in einem Schwerefeld, z. B. dem der Erde. Liegt der Körper in einem Topf, so kann er diesen nur verlassen, wenn er durch Zufuhr des entsprechenden Energiebetrages bis über den Topfrand angehoben wird.

Die zum Verlassen eines Potentialtopfes nötige Grenzenergie ist in der klassischen Physik scharf definiert. Für Objekte dagegen, die mit der Quantenmechanik beschrieben werden müssen, gilt das nicht mehr: atomare Teilchen haben, auch wenn sie weniger als die zum Verlassen des Topfes nötige Energie besitzen, eine gewisse Aufenthaltswahrscheinlichkeit außerhalb des Potentialtopfs (siehe Tunneleffekt).

Ein Potentialberg ist das Gegenteil eines Potentialtopfes, also die Region um ein lokales Maximum der Potentialverteilung.

Die Potentialtöpfe eines Atomkerns für Neutronen (links) und Protonen (rechts)

Weblinks

Lösung des harmonischen Oszillators, des Potentialkastens und des Wasserstoffatoms (PDF-Datei; 4,26 MB)
Stehende Wellen und Energieniveaus im Potentialtopf (Java-Applet; 1,478 kB)

Siehe auch