Bariera potencjału - ograniczony obszar (zazwyczaj niewielki), w którym
energia potencjalna
cząstki (
punktu materialnego
) przyjmuje wartości większe niż w jego otoczeniu.
W
mechanice klasycznej
cząstka, której
energia
jest mniejsza od energii maksymalnej w barierze potencjału nie przejdzie przez barierę potencjału.
Mechanika kwantowa
przewiduje istnienie
efektu tunelowania
polegającego na przenikaniu cząstek przez barierę potencjału, pomimo że mają energię mniejszą od wynikającej z mechaniki klasycznej. Prawdopodobieństwo przeniknięcia cząstki przez barierę potencjału zależy od energii cząstki, wysokości i szerokości bariery.
Cząstka o energii większej od wysokości bariery może zostać odbita przez barierę potencjału. Współczynnik odbicia zwykle maleje wraz ze wzrostem energii cząstki, ale generalnie jest skomplikowaną funkcją energii. Niektóre wartości energii mogą dać zerowe prawdopodobieństwo odbicia cząstki przez barierę.
Zjawisko przenikania cząstek przez barierę potencjału odgrywa bardzo ważną rolę i odpowiada za wiele zjawisk np.:
rozpad α
jąder atomowych
,
emisję elektronów
z zimnych
metali
pod wpływem silnego
pola elektrycznego
(emisja polowa), niektóre
reakcje chemiczne
.