БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ПО)

Кроме того, согласно квантовой механике, частица, 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 высоты ямы (ср. со ст. Потенциальный барьер ) .

Форма П. я. и её размеры (глубина и ширина) определяются физической природой взаимодействия частиц. Важный случай — кулоновская П. я., описывающая притяжение атомного электрона ядром. Понятие «П. я.» широко применяется в атомной и молекулярной физике, а также в физике твёрдого тела и атомного ядра..

Лит. см. при статьях Квантовая механика, Ядро атомное, Твёрдое тело.

Рис. 1. Схематическое изображение потенциальной ямы V(x): V 0— глубина ямы, а — ширина. Полная энергия E частицы является сохраняющейся величиной и поэтому изображена на графике горизонтальной линией.

Рис. 2. Шарик массы m с энергией E 1< V 0не может покинуть яму глубиной V 0= mgH (где g — ускорение силы тяжести, Н — высота ямы, в которую попал шарик) и будет совершать колебания между точками 1 и 2 (если пренебречь трением), поднимаясь лишь до высоты h = E 1/mg. Если же энергия шарика E 2> V 0, то он покинет яму и уйдёт на бесконечность с постоянной скоростью n, определяемой из соотношения mn 2/2 = E 2— V 0.

Потенциа'льное по'ле,консервативное поле, векторное поле, циркуляция которого вдоль любой замкнутой траектории равна нулю. Если П. п. — силовое поле, то это означает равенство нулю работы сил поля вдоль замкнутой траектории. Для П. п. а ( М ) существует такая однозначная функция u ( М ) ( потенциал поля), что а = grad u (см. Градиент ) . Если П. п. задано в односвязной области W, то потенциал этого поля может быть найден по формуле

,

в которой AM — любая гладкая кривая, соединяющая фиксированную точку А из W с точкой М, t — единичный вектор касательной кривой AM и / — длина дуги AM, отсчитываемая от точки А. Если а ( М ) — П. п., то rot a = 0 (см. Вихрь векторного поля). Обратно, если rot а = 0 и поле задано в односвязной области и дифференцируемо, то а ( М ) — П. п. Потенциальными являются, например, электростатическое поле, поле тяготения, поле скоростей при безвихревом движении.

Потенциа'льное тече'ние, безвихревое течение жидкости, при котором каждый малый объём деформируется и перемещается поступательно, не имея вращения (вихря). П. т. может иметь место при определённых условиях только для идеальной (лишённой трения) жидкости, например когда движение начинается из состояния покоя, когда жидкость несжимаема и в ней начинает двигаться погруженное 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. Изучение П. т. существенно упрощается тем, что сводится к отысканию только одной функции координат и времени, называется потенциальной функцией.

Потенциа'льные си'лы, силы, работа которых зависит только от начального и конечного положения точек их приложения и не зависит ни от вида траекторий, ни от закона движения этих точек (см. Силовое поле ) .

Потенциа'льный ареа'лвида, территория (или акватория), на которой в соответствии с экологическими условиями (в т. ч. и биоценотическими) какой-либо вид может существовать, но в силу исторических причин отсутствует или отсутствовал. Так, например, ондатра (её естественный ареал — Северная Америка) в результате акклиматизации заселила большую часть Северной Евразии; енотовидная собака, обитающая в СССР в южной части Дальнего Востока, будучи завезена в Европейской часть СССР, акклиматизировалась и даже проникла в страны Центральной Европы. Поэтому, прежде чем акклиматизировать какое-либо животное, необходимо выяснить его П. а., установив не только территорию, которую вид может заселить в силу пригодности абиотической среды, но и место вида в биоценозе. П. а. до известной степени условное зоогеографическое понятие, разработанное главным образом Л. А. Зенкевичем в связи с работами по акклиматизации.

Потенциа'льный барье'рв физике, пространственно ограниченная область высокой потенциальной энергии частицы в силовом поле, по обе стороны которой потенциальная энергия более или менее резко спадает. П. б. соответствует силам отталкивания.

На рис. изображен П. б. простой формы для случая одномерного (по оси х ) движения частицы. В некоторой точке х = x 0 потенциальная энергия V ( х ) принимает максимальное значение V 0, называется высотой П. б. П. б. делит пространство на две области (I и II), в которых потенциальная энергия частицы меньше, чем внутри П. б. (в области III).

В классической механике прохождение частицы через П. б. возможно лишь в том случае, если её полная (кинетическая + потенциальная) энергия E превышает высоту П. б. E ³ V 0; тогда частица пролетает над барьером. Если же энергия частицы недостаточна для преодоления барьера, E < V 0, то в некоторой точке x 1 частица, движущаяся слева направо, останавливается и затем движется в обратном направлении. То есть П. б. является как бы непрозрачной стенкой, барьером, для частиц с энергией, меньшей высоты П. б., — отсюда название «П. б.».

В квантовой механике, в отличие от классической, возможно прохождение через П. б. частиц с энергией E < V 0(это явление называется туннельным эффектом ) и отражение от П. б. частиц с E > V 0. Такие особенности поведения частиц в квантовой физике непосредственно связаны с корпускулярно-волновой природой микрочастиц (см. Квантовая механика ) . Туннельный эффект существен лишь для систем, имеющих микроскопические размеры и массы. Чем уже П. б. и чем меньше разность между высотой П. б. и полной энергией частицы, тем больше вероятность для частицы пройти через него.

Рис. к ст. Потенциальный барьер.