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21.5波函数薛定谔方程资料.ppt

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* * 量子力学 建立于 1923 ~ 1927 年间,两个等价的理论 —— 矩阵力学(1925年海森堡)和波动力学( 1926年薛定谔)。 相对论量子力学(1928 年,狄拉克):描述高速运动的粒子的波动方程。 薛定谔(Erwin Schrodinger,1887~1961)奥地利物理学家. 1926年建立了以薛定谔方程为基础的波动力学,并建立了量子力学的近似方法。 21.5 波函数 薛定谔方程 1、波函数(wave function) 概率密度(probability density) (1)经典的波与波函数 电磁波 机械波 经典波为实函数 (2)量子力学波函数(复函数) 描述微观粒子运动的波函数 微观粒子的波粒二象性 自由粒子能量 和动量 是确定的,其德布罗意频率和波长均不变,可认为它是一平面单色波。 自由粒子平面波函数 与光波类比,物质波的强度:   由玻恩的统计解释,在某处德布罗意波的强度与粒子在该处出现的概率W 成正比。 是 的共轭复数。 为正实数 某一时刻粒子出现在某点附近在体积元 dV 中的概率为: (3)波函数的统计意义 由此可见, 为粒子在某点附近单位体积内粒子出现的概率,称为概率密度。即: 波函数Ψ(x, y, z, t)的统计解释:波函数模的平方代表某时刻 t 在空间某点 (x, y, z) 附近单位体积内发现粒子的概率,即:|Ψ| 2 代表概率密度。 2、自由粒子的薛定谔方程(含时) 能量-动量关系 所以 一维自由粒子含时薛定谔方程 一维自由粒子的波函数 扩展到三维运动,定义拉普拉斯算符 就得到一个能量为E 和动量为 p 的自由粒子的波函数所满足的方程 这就是自由粒子的波函数所遵从的薛定谔方程。 自由粒子波函数的薛定谔方程是线性方程,许多单色平面波线性叠加的态仍是上述方程的解。 3、势场中的薛定谔方程 对于势场 中的粒子, 其能量 薛定谔方程为 该式称为势场中的含时薛定谔方程. 薛定谔方程与经典波动方程之间的重要差别是出现了虚数i 。 4、定态薛定谔方程 若势函数不显含时间, 令 代入 得到 再两边同时除以 时间函数 空间函数 = = 常量(与x、t 无关) 在数学上就可以对波函数分离变量。 即
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