Словарь (стр. 53 )

Рис. 1. Схематич. изо­бражение потенц. ямы U(x). Полная энергия ξ ч-цы — сохраняющаяся ве­личина и поэтому из­ображена на графике горизонтальной ли­нией.

Хар-ки П. я.— ши­рина а (расстояние, на к-ром прояв­ляется действие сил притяжения) и глубина U0 (равная разности потенц. энергий частицы на «краю» ямы и на её «дне», соответствующем миним. по­тенц. энергии, к-рую удобно положить равной нулю). Осн. св-во П. я.— способность удерживать ч-цу, полная энергия о к-рой меньше U0; такая ч-ца внутри П. я. будет находиться в связанном состоянии.

В классической меха­нике ч-ца с энергией о<U0 не сможет вылететь из П. я. и будет всё время двигаться в огранич. области пр-ва внутри ямы; положение ч-цы на «дне» ямы отвечает устойчивому рав­новесию и соответствует нулевой ки­нетич. энергии ч-цы. Если о>U0, то ч-ца преодолевает действие сил при­тяжения и свободно покидает яму. Пример — движение упругого шари­ка, находящегося в поле сил земного притяжения, в обычной яме с жёстки­ми пологими стенками (рис. 2).

Рис. 2. Шарик массы m с энергией ξ1<U0 не может покинуть яму глубиной U0=mgH (где g — ускорение свободного падения, H— высота обычной ямы, в к-рую попал шарик) и будет совершать колебания между точка­ми 1 и 2 (если пренебречь трением), подни­маясь лишь до высоты h=ξ1/mg. Если энер­гия шарика ξ2>U0. то он покинет яму и уйдёт на бесконечность с пост. скоростью v, определяемой из соотношения mv2/2=ξ2-U0.

В квантовой механике, в отличие от классической, энергия ч-цы, находя­щейся в связанном состоянии в П. я., может принимать лишь определённые дискр. значения, т. е. существуют дискр. уровни энергии. Однако такая дискретность уровней становится за­метной лишь для систем, имеющих микроскопич. размеры и массы. По порядку величины расстояние Δо между уровнями для ч-цы массы т в «глубокой» яме ширины а опреде­ляется величиной Δо~ћ2/ma2. Наи­низший (основной) уровень энергии лежит выше «дна» П. я. (см. Нулевая энергия). В П. я. малой глубины (U0≤ћ2/ma2) связанное состояние мо­жет вообще отсутствовать (так, про­тон и нейтрон с антипараллельными спинами не образуют связанной сис­темы, несмотря на существование сил притяжения между ними).

Кроме того, согласно квант. меха­нике, ч-ца, находящаяся в П. я. со «стенками» конечной толщины (типа кратера вулкана), может покинуть П. я. за счёт туннельного эффекта даже в том случае, если её энергия меньше U0.

я. и её размеры опреде­ляются физ. природой вз-ствия ч-ц. Важный случай — кулоновская П. я., описывающая притяжение ат. эл-на ядром. Понятие «П. я.» широко при­меняется в ат. и мол. физике, в физике тв. тела и ат. ядра.

• См. лит. при статьях Квантовая меха­ника, Твёрдое тело, Ядро атомное.

ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ТЕЧЕНИЕ, без­вихревое течение жидкости, при к-ром каждый малый объём деформируется и перемещается поступательно, но не имеет вращения (вихря). П. т. может иметь место при определённых усло­виях только для идеальной (лишённой

трения) жидкости, напр. когда дви­жение начинается из состояния покоя, когда жидкость несжимаема и в ней начинает двигаться погружённое тело или происходит удар тела о поверх­ность жидкости и т. п. У реальных жидкостей и газов П. т. происходит в тех областях, где силы вязкости нич­тожно малы по сравнению с силами давления и нет завихрений. т. существенно упрощается тем, что сводится к отысканию только од­ной функции координат и времени, наз. потенциальной функцией. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЕР, огра­ниченная в пространстве область вы­сокой потенц. энергии ч-цы в силовом поле, по обе стороны к-рой потенц. энергия б. или м. резко спадает. П. б. соответствует силам отталкивания.

На рис. изображён П. б. простой формы для случая одномерного (по оси х) движения ч-цы. В нек-рой точке x=x0 потенц. энергия U(х) принимает макс. значение U0, наз. высотой барь­ера. П. б. делит пр-во на две области (I и II), в к-рых потенц. энергия ч-цы меньше, чем внутри П. б. (в области III; d — ширина барьера).

В к л а с с и ч е с к о й м е х а н и к е прохождение ч-цы через П. б. возможно лишь в том случае, если её полная (кинетическая + потенциаль­ная) энергия о не меньше высоты П. б.,о≥U0; тогда ч-ца пролетает над барьером. Если же энергия ч-цы недо­статочна для преодоления барьера, о<U0, то в нек-рой точке х1 ч-ца, дви­жущаяся слева направо, останавли­вается и затем движется в обратном направлении. То есть П. б. явл. как бы непрозрачной стенкой, барьером, для ч-ц с энергией, меньшей высоты П. б.,— отсюда назв. «П. б.».

В к в а н т о в о й м е х а н и к е, в отличие от классической, возможно прохождение через П. б. ч-ц с энергией о<U0 (это явление наз. туннельным эффектом) и отражение от П. б. ч-ц с о>U0 (надбарьерное отражение). Такие особенности поведения ч-ц в квант. физике связаны с корпускулярно-волновой природой микрочастиц (см. Квантовая механика). Туннель­ный эффект существен лишь для сис­тем, имеющих микроскопич. размеры и массы. Чем уже П. б. и чем меньше разность U0-о, тем больше вероят­ность для частицы пройти через барьер.

ПОТЕНЦИОМЕТР (от лат. potentia — сила и греч. metreo — измеряю), при-

581

бор для измерения компенсац. методом эдс и напряжения, а также величин, функционально с ними связанных.

П. пост. и перем. тока существенно различаются. В П. пост. тока (рис.) измеряемая эдс Ех уравновешивается (компенсируется) известным регули­руемым напряжением Uк. О моменте

Принципиальная схема потенциометра пост. тока: ЕN и Ех— известная и измеряемая эдс; 1р — рабочий ток; Uк — известное регули­руемое напряжение; И — измерит. прибор (амперметр).

равновесия судят по показаниям галь­ванометра Г (ток через гальванометр должен отсутствовать). Напряжение Uк получают как падение напряжения на известной части сопротивления Rк от рабочего тока Iр. Значение Iр уста­навливается при помощи регулируе­мого сопротивления Rр по данным сравнения падения напряжения на сопротивлении RN с эдс EN меры, в качестве к-рой обычно применяют нормальный элемент. Выпускаются высокоомные и низкоомные П. (сопро­тивление цепи рабочего тока, соответ­ственно, ~ 10000 Ом и ~10 Ом). Последние применяются для измере­ний относит. малых эдс и эдс источни­ков с малым внутр. сопротивлением. П. пост. тока измеряют эдс от 0,02 мкВ до 2 В с осн. относит. погрешностью до 0,0005%.

Для измерений неэлектрич. величин, преобразованных в эдс пост. тока, широко пользуются автоматич. П., в к-рых вместо гальванометра включён усилитель. Усиленное нескомпенси­рованное напряжение управляет ре­версивным двигателем, перемещающим ползунок сопротивления Rк до момен­та компенсации измеряемой эдс. Наи­большее распространение получили автоматич. П. для измерений темп-ры в комплекте с термопарами. Осн. по­грешность таких П. в % от диапазона измерений до 0,25%.