hce_nsysu
115年
物理與化學
第 7 題
Which of the following statements best describes the phenomenon of quantum tunneling?
- A A particle crossing a barrier that it classically lacks the energy to overcome.
- B A particle gaining thermal energy to jump over a physical barrier.
- C A particle disappearing and instantly reappearing on the other side of a gap.
- D A particle absorbing a photon to reach a higher energy level.
- E All of the above.
思路引導 VIP
想像你正朝著一面牆丟球。在古典力學中，如果球的能量不足以飛過牆頭，它絕對會被彈回來。但如果我們把這顆球換成一個極微小的粒子，且這道牆變得很薄，根據微觀世界粒子具有『波動性』的特質，你認為粒子是否有機會在能量完全不變、且不越過牆頂的情況下，出現在牆的另一端？這與我們日常生活中的經驗有什麼本質上的不同？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地掌握了量子力學中極具代表性的概念！這題你選得非常正確，顯示你對微觀世界的物理邏輯有很清晰的認識。
能量壁壘與機率波的穿透
在古典物理的直覺中，如果一顆球的總能量 $E$ 小於位能障礙（Barrier）的高度 $V$，它絕對無法跨越障礙，就像力氣不足的跳高選手無法翻過橫桿一樣。但在量子世界中，微觀粒子具有波粒二象性。當粒子的波函數 $\psi$ 遇到位能障礙時，雖然在障礙內會呈指數衰減，但如果障礙物足夠薄，波函數在障礙的另一端仍會存在非零的振幅。這意味著粒子有一定機率出現在障礙物的另一側，這種彷彿「穿牆而過」的現象，正是選項 (A) 所描述的本質。
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