透射係數
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透射係數專門表示透射波的振幅或強度,相對於入射波的振幅或強度。當波從一種介質傳播到另外一種不同的介質的時候,當波傳播的介質有不連續處的時候,就會有透射與反射的產生。原本傳播的波,稱為入射波。透過不連續處的波,稱為透射波。沒有透過不連續處,而反向傳播的波,稱為反射波。
在不同的學術界,透射係數有不同的定義。
目录
1 光學
2 量子力學
3 WKB近似
4 參考文獻
5 參閱
光學
- 主條目:透射比
在光學裏,透射是一種物質容許光波穿越的性質。在這穿越的過程中,一部分入射的光波可能會被物質吸收。例如,一個藍濾光器,因為吸收了紅波長與綠波長的光波,看起來是藍色的。假若用白光往藍濾光器照射過去,透過的光是藍色的,因為紅波長與綠波長已被藍濾光器吸收了。
透射係數是電磁波穿越一種表面或一種光學元件的一種測量值。透射係數可以用波的振幅或強度來計算。透射係數是透射值與入射值的比率。
量子力學
在量子力學裏,透射係數與相關的反射係數是用來描述一個入射的波,在遇到屏障後,產生的波行為。透射係數是透射的機率,時常用來描述粒子穿越屏障的機率。
更具體的,透射係數Tdisplaystyle T,!是用入射波的機率流jincidentdisplaystyle j_incident,!與透射波的機率流jtransmitteddisplaystyle j_transmitted,!來定義的:
T=jtransmittedjincidentdisplaystyle T=frac j_transmittedj_incident,!。
類似地,反射係數Rdisplaystyle R,!是用入射波的機率流jincidentdisplaystyle j_incident,!與反射波的機率流jreflecteddisplaystyle j_reflected,!來定義的:
R=jreflectedjincidentdisplaystyle R=frac j_reflectedj_incident,!。
由於機率是守恒的,
T+R=1displaystyle T+R=1,!。
關於透射係數與反射係數的計算實例,請參閱有限位勢壘。
WKB近似
- 主條目:WKB近似
採用WKB近似方法,可以得到一個穿隧係數Tdisplaystyle T,!:
T=e−2∫x1x2dx2mℏ2(V(x)−E)(1+14e−2∫x1x2dx2mℏ2(V(x)−E))2displaystyle T=frac e^-2int _x_1^x_2dxsqrt frac 2mhbar ^2left(V(x)-Eright)left(1+frac 14e^-2int _x_1^x_2dxsqrt frac 2mhbar ^2left(V(x)-Eright)right)^2,!;
其中,x1, x2displaystyle x_1, x_2,!是位勢壘的兩個經典回轉點。
假若,我們取普朗克常數的經典極限,ℏ→0displaystyle hbar rightarrow 0,!,我們可以觀察到,透射係數正確地改變為0。
假若,透射係數超小於1,則透射係數可以近似估為
T≈16EU0(1−EU0)e−2L2mℏ2(U0−E)displaystyle Tapprox 16frac EU_0(1-frac EU_0)e^-2Lsqrt frac 2mhbar ^2(U_0-E),!;
其中,L=x2−x1displaystyle L=x_2-x_1,!是位勢壘的壘寬。
參考文獻
Griffiths, David J. Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.). Prentice Hall. 2004. ISBN 0-13-805326-X.
參閱
- 反射係數
- 量子穿隧效應
- 有限位勢壘