无限深势阱能级计算器

E_n = n²·h² / (8·m·L²)

Compute the discrete energy levels E_n of a particle in a 1D infinite square well from well width and mass, for quantum-mechanics stationary-state problems and teaching demos.

📐 计算公式
E_n = n²h²/(8mL²)。 电子 1 nm 阱基态 ≈ 0.376 eV。

粒子在一维势阱中的能级。校验:量子数 n 须为正整数(1、2、3…),粒子质量 m 与阱宽 L 须大于 0,非法输入提示并中止;明细表与主结果共用同一校验状态。

Formula & Standard References

Item Formula / Note Source / Standard
Infinite square wellE_n = n²h²/(8mL²)Textbook QM
Zero-point energyE₁ ≠ 0Quantum mechanics
Wavefunctionψ_n = √(2/L) sin(nπx/L)Schrödinger solution
Level spacingΔE grows with nQuantum size effect
3D generalisationE ∝ n_x²+n_y²+n_z²Quantum mechanics
ApplicationsQuantum dots, nanostructuresNanophysics
📌 计算说明
  • E_n = n²h²/(8mL²)。
  • 电子 1 nm 阱基态 ≈ 0.376 eV。

📚 深度解析:一维无限深势阱能级

💡 常见使用场景

电子限域 1nm
E_1=h²/(8mL²)=6.626e-34²/(8×9.11e-31×1e-18)=0.376eV;n=2 为 4 倍=1.50eV。
限域 0.5nm
E_1∝1/L² 增为 4 倍=1.50eV,越窄能级越高。

❓ 常见问题(FAQ)

E_n 正比 n²?
是;E_n=n²E_1,能级间距随 n 增大。
与势阱宽度关系?
E_1∝1/L²,纳米尺度限域效应显著。