מנהור קוונטי.

שלב 1 מתוך 5

מחסום גבוה מדי

כדור שמתגלגל אל גבעה נמוכה מדי בשבילו חוזר אחורה, תמיד. בפיזיקה הקלאסית אין דרך אחרת: באמצע הגבעה האנרגיה הקינטית שלו הייתה צריכה להיות שלילית. אבל ראינו שלאלקטרון יש גל, והגל קובע איפה אפשר למצוא אותו.

על הספסל אלקטרון עם אנרגיה של 1 eV רץ אל מחסום: למעלה זו אנרגיה, ולאורך זה מרחק. האלקטרון הוא חבילת גלים שנעה, מתפזרת ומתפצלת, והתוויות מראות כמה ממנה הוחזר וכמה עבר. עכשיו גובה המחסום הוא 0.5 eV, מתחת לאנרגיה שלו, ועובי המחסום קבוע. נבאו מה יקרה כשהמחסום יהיה גבוה מהאלקטרון.

שלב 2 מתוך 5

בתוך המחסום

בתוך מחסום גבוה מהאנרגיה של האלקטרון הגל לא מתנדנד: הוא דועך דעיכה מעריכית. הגל עצמו דועך כמו $e^{-\kappa x}$⁠, והסיכוי למצוא את האלקטרון, ריבוע הגל, כמו $e^{-2\kappa x}$⁠, כאשר

$\kappa = \frac{\sqrt{2m(V - E)}}{\hbar}$$\kappa =$$\frac{\sqrt{2m(V - E)}}{\hbar}$⁠

ככל שהמחסום גבוה יותר מהאלקטרון, $\kappa$⁠ גדול יותר והגל דועך מהר יותר. גובה המחסום, עובי המחסום ומבט לתוך המחסום קבועים.

נסו: אחרי הבדיקה, תוכלו להעביר את מבט לתוך המחסום אל בתוך המחסום בשלב הבא, ולראות את הגל הדועך ואת העומק שבו הסיכוי קטן לחצי.

חזרה לניסוי ↑

שלב 3 מתוך 5

מחסומים עבים יותר

מחסום עבה, ובתוכו הגל דועך עוד ועוד לפני שהוא מגיע לצד השני. מה שעובר דרך מחסום עבה קטן בערך כמו $e^{-2\kappa d}$⁠, כאשר $d$⁠ העובי, ולכן כל תוספת קבועה לעובי מחלקת אותו בגורם קבוע. גובה המחסום קבוע. שנו את עובי המחסום.

נסו: אחרי הבדיקה, העבירו את מבט לתוך המחסום אל מחסומים עבים יותר. הגרף שליד הסצנה מראה את מה שעובר מול העובי בסולם לוגריתמי: קו ישר.

חזרה לניסוי ↑

שלב 4 מתוך 5

מחסומים גבוהים יותר

גם הגובה נכנס למעריך, דרך $\kappa$⁠. עובי המחסום קבוע. נבאו מה יקרה כשהפער בין המחסום לאלקטרון יגדל פי שלושה.

שלב 5 מתוך 5

הצד השני

בבתוך המחסום הסצנה מראה את הגל הקבוע באנרגיה של האלקטרון: לפני המחסום הוא גדול, בתוכו הוא דועך, ואחריו הוא ממשיך, קטן יותר.

מנהור קוונטי הוא לא סקרנות של מעבדה. כך חלקיק אלפא בורח מגרעין בדעיכת אלפא, כך גרעיני מימן בשמש מתקרבים מספיק כדי להתמזג, וכך מיקרוסקופ מנהור סורק משטח: הזרם בין המחט למשטח משתנה פי עשרה כשהמרחק משתנה בפחות מרוחב של אטום.