Defina:
Barreira de potencial

Passo 1

O enunciado pede a definição de “barreira de potencial”, tema que aparece em Mecânica Quântica de partículas unidimensionais. Para responder, vamos primeiro resumir o que é um potencial em 1D e depois caracterizar especificamente o que chamamos de barreira de potencial.

Passo 2

Em uma dimensão espacial, dizemos que uma partícula está sujeita a um potencial V(x)\). A barreira de potencial é um caso particular em que esse potencial tem um “platô” de altura \(V_0\) numa região finita. O modelo mais comum é a barreira retangular, dada por \[V(x) = \begin{cases} V_0, & 0 \le x \le a,\\\\ 0, & \text{caso contrário}, \end{cases}
onde a\] é a largura da barreira e \(V_0>0 a sua altura.

Passo 3

Qualitativamente, no regime clássico, se a energia da partícula E for menor que V_0, ela ficaria confinada (não atravessaria a barreira). Já em Mecânica Quântica, mesmo quando E<V_0, existe probabilidade finita de a partícula “tunelar” através da barreira e aparecer do outro lado.

Passo 4

Esse comportamento de reflexão e transmissão quânticas em função de E, V_0 e a é a base para várias aplicações, como diodos túnel, microscopia de tunelamento e decaimento alfa em núcleos.

Resposta

Barreira de potencial é um tipo de potencial unidimensional em que existe uma região de extensão finita na qual V(x) assume um valor constante maior do que fora dessa região. No modelo mais simples, chama-se barreira retangular, com
V(x)= \begin{cases} V_0, & 0\le x\le a,\\\\ 0, & \text{caso contrário}, \end{cases}á
e serve para estudar fenômenos quânticos de reflexão, transmissão e tunelamento.

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