一维无限深方形势阱中的粒子若是一个经典的粒子将如何运动?(要有例子) 在一维无限深势阱中运动的粒子。

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-17
■ 一维无限深势阱中一个粒子,若质量较大即为经典粒子,它在阱内做无规则热运动,粒子在阱内各点出现的概率相等;若质量很小它遵守薛定谔方程,波函数运动规律为正弦函数或余弦函数。
■ 一维介质中粒子 从左→至右 按顺序上下振动形成水平传播机械波。一个粒子在势阱中东蹦西跳能形成正弦波吗?薛定谔方程求解结果确为正弦波。量子力学创始人之一波恩认为这种正弦波为概率波,波函数表示这粒子在某个坐标(x)附近出现的概率: 一个粒子在(x)坐标处出现的概率,居然满足数学逻辑规律,出现严谨的周期性正弦分布,大自然好神奇!

按照经典物理,粒子会静止或者在壁间来回反弹,反弹是完全弹性的,因为边界势能梯度无限大,运动在未碰壁时是匀速的,这时候速度方向不受限制,因为没有竖直方向势能梯度。应该注意无限深势阱的内部是不存在任何力作用的,这和我们的重力场不一样,只有运动到边界时弹性碰撞返回。

按照经典力学概念,当外界向粒子提供能量时,粒子可获得此能量,而且能量大小可连续变化。粒子在阱内任何位置出现的概率也是相等的。
例:在宽度为a的一维无限深势阱中,质量为m的粒子在x方向作一维运动。粒子所处高度表示粒子所具有的能量。

一维无限深方形势阱中的粒子若是一个经典的粒子将如何运动~

在两面墙之间来回匀速运动

首先得先知道坐标怎么定的,从波函数的对称性考虑,势阱应该是x=0到a处
先求归一化常数A
积分(0到a)|Ψ(x)|^2 dx=积分(0到a)A^2 x^2(a-x)^2 dx=A^2*a^5/30==1
A^2=30/a^5

算出|Ψ(x)|^2 就是概率密度,阱外都是0

=积分(0到a)Ψ*(x) H Ψ(x) dx
H是哈密顿算符,这里就是 -h^2/(2*pi)^2/2m d^2/dx^2
=积分(0到a)Ax(a-x) 2A h^2/(2*pi)^2/2m dx=A^2*h^2/(2*pi)^2/m *[积分(0到a)x(a-x)dx ]
=5h^2/(2 pi)^2/m/a^2


Ψ*(x) 指共轭函数,在这里就是本身。基本概念要知道,对归一化波函数|Ψ(x)|^2 就是概率密度。

力学量的平均值=积分(Ψ*(x) F Ψ(x) dx), F是力学算符


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