透射係數

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由於黑線兩邊的介質不同,造成了入射波的透射與反射。在黑線右邊,朝著右方傳播的波是透射波。在黑線左邊,朝著左方傳播的波是反射波


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:透射比英语transmittance

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,!T,!是用入射波的機率流jincidentdisplaystyle j_incident,!j_incident,!與透射波的機率流jtransmitteddisplaystyle j_transmitted,!j_transmitted,!來定義的:



T=jtransmittedjincidentdisplaystyle T=frac j_transmittedj_incident,!T=frac j_transmittedj_incident,!

類似地,反射係數Rdisplaystyle R,!R,!是用入射波的機率流jincidentdisplaystyle j_incident,!j_incident,!與反射波的機率流jreflecteddisplaystyle j_reflected,!j_reflected,!來定義的:



R=jreflectedjincidentdisplaystyle R=frac j_reflectedj_incident,!R=frac j_reflectedj_incident,!

由於機率是守恒的,



T+R=1displaystyle T+R=1,!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,!



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,!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,!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,!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),!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,!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

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