El escalón de potencial (E<E0)

Actividades

El programa interactivo nos permite ensayar con dos tipos de partículas los electrones y los protones, la masa de ambas partículas está en la relación 1/1836, y con otras partículas hipotéticas cuya masa está comprendida entre estos dos valores extremos. Observaremos que la penetración en la región clásicamente prohibida depende fuertemente de la masa de la partícula, siendo mayor cuanto menor sea ésta.

Para comprobarlo, situaremos a lo largo del eje X, detectores que van a registrar las partículas que penetran hasta una distancia x, en el interior del escalón de potencial. Un diagrama de barras nos mostrará el número de partículas registradas en cada detector.

Se introduce

  • el valor de la energía (menor que uno), en el control de edición titulado Energía.
  • la masa de la partícula, en el control de edición titulado Masa o bien, se selecciona el tipo de partícula, Protón o Electrón, actuando sobre el botón de radio correspondiente

Se pulsa en el botón Empieza, para que las partículas incidentes penetren en la barrera de potencial y se reflejen. En la parte izquierda de la ventana se contabilizan el número de partículas incidentes y el número de partículas reflejadas.

Se activa la casilla titulada Ver movimiento para visualizar el movimiento de la partícula incidente y reflejada. En el caso de que la casilla esté sin activar solamente se muestra el destello de la partícula cuando es registrada por un detector situado a una distancia x del origen.

  • Comprobar que toda partícula incidente se refleja, como se muestra en los contadores situados en la parte superior izquierda de la ventana.
  • Observar que no podemos predecir la conducta de una partícula individual, hasta que distancia x penetrará en la región a la derecha del origen. Sin embargo, podemos decir que tiene más probabilidad de ser detectada cerca del origen.
  • Observar que cuando el número de partículas incidentes es grande, el diagrama de barras se va ajustando a una curva exponencial decreciente.
  • Comprobar que es muy pequeña la probabilidad de detectar protones en el interior del escalón de potencial, debido a que su masa es muy grande, del orden 1836 veces mayor que la de un electrón.
  • Observar y describir los diagramas de barras producidos para cada energía por los electrones y los protones, y por otras partículas hipotéticas cuya masa esté comprendida entre la de un electrón y la de un protón. Introducir el valor de la masa en el control de edición titulado Masa.