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薛定谔方程

一般形式的薛定谔方程

H^Ψ=iΨt

其中 H^ 是哈密顿算符,H^=22m2+UU 是势能函数。
对于一维情况,薛定谔方程的一般形式为

22m2Ψx2+UΨ=iΨt

定态薛定谔方程

对于定态,即 Ψ(x,t)=ψ(x)eiEt/ ,概率密度 |Ψ|2=ΨΨ=|ψ|2 不随时间变化。
代入薛定谔方程得到

22m2ψx2+Uψ=Eψ

H^ψ=Eψ

称为 H^ 的本征方程, ψ 为本征函数, E 为本征值。

E=p22m+Up 为动量。 即能量为动能和势能之和。

一维无限深势阱

一维无限深势阱的势能函数为

U(x)={0,0<x<a+,其他

波函数为

ψ(x)={2asinnπxa,0<x<a0,其他

由定态薛定谔方程得到能量本征值

22m2ψx2=EψEn=n2π222ma2

En=pn22m

得到动量本征值

pn=nπa=h2an

故波长为

λn=hpn=2an

一维谐振子

一维谐振子的势能函数为

U(x)=12kx2=12mω2x2

求得能级公式为

En=(n+12)=(n+12)hν

其中基态能量为

E0=12hν

称为零点能

谐振子的最低能量不等于零,即它永远不能静止不动。

势垒穿透

在势能有限的情况下,微观粒子可以穿过势垒到达另一侧,称“隧道效应”。

大学物理AII 学习笔记