Волновая функция и ее статистический смысл
В квантовой механике состояние микрочастиц описывается с помощью волновой функции, которая является основным носителем информации об их корпускулярных и волновых свойствах. Вероятность нахождения частицы в элементе объемом dV равна
d W= │Ψ│2 dV. (20)
Величина │Ψ│2 = d W/dV - имеет смысл плотности вероятности, т.е. определяет вероятность нахождения частицы в единичном объеме в окрестности точки с координатами х, у, z. Таким образом, физический смысл имеет не сама Ψ- функция, а квадрат ее модуля |Ψ|2, которым задается интенсивность волн де Бройля.
Вероятность найти частицу в момент времени t в конечном объеме V, равна
W = 
= 
│Ψ│2 dV. (21)
Так как │Ψ│2dV определяется как вероятность, то необходимо волновую функцию Ψ нормировать так, чтобы вероятность достоверного события обращалась в единицу, если за объем V принять бесконечный объем всего пространства. Это означает, что при данном условии частица должна находиться где-то в пространстве. Следовательно, условие нормировки вероятностей
│Ψ│2 dV =1, (22)
где данный интеграл (7.8) вычисляется по всему бесконечному пространству, т. е. по координатам х, у, z от - ∞ до ∞. Функция Ψ должна быть конечной, однозначной, и непрерывной.
Уравнение Шредингера
Уравнением движения в квантовой механике, описывающим движение микрочастиц в различных силовых полях, должно быть уравнение, из которого вытекали бы волновые свойства частиц. Оно должно быть уравнением относительно волновой функции Ψ(х, у, z, t), так как величина │Ψ│2 определяет вероятность пребывания частицы в момент времени в объеме.
|
|
|
Основное уравнение сформулированоЭ. Шредингером: уравнения не выводится, а постулируется.
Уравнение Шредингера имеет вид:
- 
ΔΨ + U(x,y, z, t)Ψ = i ħ 
, (23)
где ħ= h /(2π), т—масса частицы, Δ—оператор Лапласа, i — мнимая единица,U(x,y,z,t) — потенциальная функция частицы в силовом поле, в котором она движется, Ψ(x,y, z, t) — искомая волновая функция частицы.
Уравнение (23) является общим уравнением Шредингера. Его также называют уравнением Шредингера, зависящим от времени. Для многих физических явлений, происходящих в микромире, уравнение (23) можно упростить, исключив зависимость Ψ от времени, иными словами, найти уравнение Шредингера для стационарных состояний — состояний с фиксированными значениями энергии. Это возможно, если силовое поле, в котором частица движется, стационарно, т. е. функцияU(x,y,z,t) не зависит явно от времени и имеет смысл потенциальной энергии.
|
|
|
∆Ψ + 
(E-U)Ψ = 0. (24)
Уравнение (24) называется уравнением Шредингера для стационарных состояний.
В это уравнение в качестве параметра входит полная энергия Е частицы. Решение уравнения имеет место не при любых значениях параметра Е, а лишь при определенном наборе, характерном для данной задачи. Эти значения энергии называются собственными. Собственные значения Е могут образовывать как непрерывный и дискретный ряд.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 115; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!