当前课程知识点:量子力学(上) >  第二章 波函数与薛定谔方程 >  2.2 薛定谔方程 >  2.2.4 定态薛定谔方程 能量本征方程

返回《量子力学(上)》慕课在线视频课程列表

2.2.4 定态薛定谔方程 能量本征方程在线视频

2.2.4 定态薛定谔方程 能量本征方程

下一节:2.2.5 非定态 薛定谔方程的一般解

返回《量子力学(上)》慕课在线视频列表

2.2.4 定态薛定谔方程 能量本征方程课程教案、知识点、字幕

这一节我们来研究一下

定态薛定谔方程

也就是能量本征方程

这个情形出现在V(r)

和时间无关的时候

在这种情况下

薛定谔方程可以用

分离变量的方法来求解

也就是设ψ(r,t)

等于两个函数的乘积

一个函数只和时间有关

是f(t)

另外一个函数

只和空间坐标有关

是小ψ(r)

那么把这样的形式代进到

薛定谔方程里边去

它可以重新写成为

这个样子

注意

实际上这是在原来的

薛定谔方程的等式两端

同时除了一下这个ψ

比如说

薛定谔方程的左边

本来应该是ihbarψ

对t的导数

当然现在的情况下

只需要对f(t)求导

然后我们再把ψ

除上去的话

那么这个小ψ(r)

在分子和分母上就消掉了

剩下的这个f(t)

留在了分母上

方程的右边也做类似的处理

那么就变成了这个样子

我们发觉

这个方程的左边和右边

分别只和时间坐标有关

和空间坐标有关

因此

要让这个等式能够成立

它只能是

大家一起等于同样一个常数

我们把这个常数记为E

那么

左边的部分就成为

这样的一个方程

这个方程

是可以直接积分出来的

得到的结果就是

f(t)等于e指数上负iEt除以hbar

这是一个完全确定的时间函数

而第二个方程也就成为

这样一个算符作用于小Ψ(r)

等于E同样的这个小Ψ(r)

在这里

特别的在小Ψ的右下角

把E写上去

这仅仅是一个标注

表明这个函数

是满足这个方程的

而这个方程里边出现了

一个E常数

这个方程

就称为定态薛定谔方程

因为这个方程里边

不再包含时间

回到刚才所说的

和r,t都有关的波函数

那么

它现在就成为

一个是这样的一个时间因子

而另外一个是

只和空间坐标有关的一个函数

然而它和这个E也有关

这种波函数就称为

定态波函数

它所描写的粒子状态

也就称为定态

定态本来的英文的名词

是稳定态

后面我们马上就会发觉

这样的一个术语

所代表的物理意义

由于刚才看到的那个算符

实际上是T这个算符和

V这个算符的和

而在经典的意义上

这正是动能加势能

也就是总能量

所以说

这是总能量算符

所以常数E的物理意义

也就是粒子的能量

所以说

定态的实际的含义就是

体系的能量有确定值的状态

这里我们发现了一个

这样的方程

这个方程具有这种形式

那就是

一个算符作用于

一个波函数

等于常数乘以这个波函数

这种方程我们称为

这个算符的本征方程

这个常数称为

这个算符的本征值

而这个方程的解也就是

满足这个方程的波函数

称为这个算符的

属于这个本征值的

本征函数

从这个角度来看

定态薛定谔方程实际上是

H这个算符

就是刚才写的

动能加势能那个算符

作用于这个Ψ(r)

右下角 角标E表明

它属于E的这个值

那么等于E乘以这个Ψ_E(r)

其实就是能量本征方程

所以说

Ψ_E(r)的意义就是

能量为E的能量本征函数

现在回到刚才所说的

那件事情

那就是

我们可以证明

如果这个系统处在定态

也就是说

它的波函数是这样的

定态波函数的话

那么体系的各种力学性质

都不随时间而改变

刚才已经说了

这其实是

定态这个名词的本来的含义

所以说

在量子力学里

能量本征态和稳定态

指的是同一个对象

量子力学(上)课程列表:

序言

-引言

--引言

第一章 量子力学的历史渊源

-1.1 普朗克的光量子假说

--1.1.1 黑体辐射的能谱

--1.1.2 普朗克假说

--1.1.3 光电效应

--1.1.4 康普顿效应

-1.2 玻尔的原子结构模型

--1.2.1 氢原子光谱和弗兰克-赫兹实验

--1.2.2 玻尔模型

--1.2.3 索末菲量子化条件

-1.3 德布罗意的物质波假说

--1.3.1 德布罗意假说

--1.3.2 微观粒子波动性的实验

-第一章 量子力学的历史渊源--第1周作业

第二章 波函数与薛定谔方程

-2.1波函数

--2.1.1 波粒二象性的意义

--2.1.2 波函数的统计诠释

--2.1.3 波函数的归一化

--2.1.4 态叠加原理

--2.1.5 动量分布几率

--2.1.6 不确定关系

--2.1.7 力学量的平均值和力学量的算符表示

--2.1.8波函数应满足的要求

-第二章 波函数与薛定谔方程--第2周作业

-2.2 薛定谔方程

--2.2.1 薛定谔方程的引入

--2.2.2 几率守恒定律

--*2.2.3量子力学的初值问题 自由粒子的传播子

--2.2.4 定态薛定谔方程 能量本征方程

--2.2.5 非定态 薛定谔方程的一般解

--2.2.6 一般系统的薛定谔方程

--2.2.7 量子力学的表象

--2.2.8 量子力学中的测量 波包坍缩

-第二章 波函数与薛定谔方程--第3周作业

第三章 一维势场中的粒子

-3.1一维运动问题的一般分析

--3.1.1 一维定态薛定谔方程的解的一般特征

--3.1.2 关于一维定态薛定谔方程的解的基本定理

--3.1.3 一维定态的分类 束缚态和非束缚态

--3.1.4一维束缚态的一般性质

-第三章 一维势场中的粒子--第4周作业

-3.2 方势阱

--3.2.1 一维无限深势阱

--3.2.2 对称有限深方势阱

-3.3 δ函数势阱

--3.3.1 函数的定义和主要性质

--3.3.2 一维δ函数势阱中的束缚态

--3.3.3 δ函数势阱与方势阱的关系

-第三章 一维势场中的粒子--第5周作业

-3.4 线性谐振子

--3.4.1 方程的无量纲化和化简

--3.4.2 厄密多项式

--3.4.3 线性谐振子的能级和波函数

-3.5 一维散射问题

--3.5.1 一维散射问题的一般描述方法

--3.5.2 方势垒的量子隧穿

--3.5.3 方势阱的共振透射

-第三章 一维势场中的粒子--第6周作业

-*3.6 δ势的穿透

--3.6.1 δ势垒的穿透

--3.6.2 δ势阱的穿透

-*3.7 周期性势场中的能带结构

--*3.7.1 有限平移不变性,弗洛盖-布洛赫定理

--*3.7.2克勒尼希-彭尼模型,能带的形成

--第三章 一维势场中的粒子--第7周作业

第四章 力学量用算符表示

-4.1 算符及其运算

--4.1.1 基本的和导出的力学量算符

--4.1.2 线性算符

--4.1.3 算符的运算和厄密算符

--4.1.4算符的对易关系

-第四章 力学量用算符表示--第8周作业

-4.2 厄密算符的主要性质

--4.2.1 算符的本证方程

--4.2.2 厄密算符的本征值

--4.2.3 本征函数系的正交性

--4.2.4 简并情形 共同本征函数

--4.2.5 力学量的完备集

--4.2.6 一般力学量的测量几率

--4.2.7 不确定关系的准确形式

-第四章 力学量用算符表示--第9周作业

-4.3 动量本征函数的归一化

--4.3.1 动量本征函数在无穷空间中的归一化

--*4.3.2 动量本征函数的箱归一化

-4.4 角动量算符的本征值和本征态

--4.4.1角动量算符的球坐标表示

--4.4.2 角动量算符z的本征值和本征函数

--4.4.3 角动量平方算符的本征值和本征函数

--4.4.4 球谐函数的基本性质

-第四章 力学量用算符表示--第10周作业

第五章 量子力学中的对称性与守恒量

-5.1 量子力学中的守恒量

--5.1.1 力学量的平均值随时间的演化

--5.1.2 量子力学里的守恒量 好量子数

--*5.1.3 能级简并与守恒量

--*5.1.4 维里定理

-5.2 对称性与守恒量

--5.2.1体系的对称变换 幺正变换

--5.2.2 空间平移不变性与动量守恒

--5.2.3 空间旋转不变性与角动量守恒

--5.2.4 离散对称性及离散守恒量

-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第11周作业

-5.3 全同粒子系统波函数的交换对称性

--5.3.1多粒子体系的描写

--5.3.2 全同粒子的不可区别性

--5.3.3波函数的变换对称性和粒子的统计性质

--5.3.4交换对称或反对称波函数的构成 泡利不相容原理

--5.3.5 自由电子气 费米面

-*5.4 Schrödinger图画和Heisenberg图画

--*5.4.1 薛定谔方程初值问题的形式解

--*5.4.2 薛定谔图画

--*5.4.3 海森堡图画

-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第12周作业

第六章 中心力场

-6.1 中心力场中粒子运动的一般性质

--6.1.1中心力场中薛定谔方程的约化

--6.1.2约化径向方程与一维薛定谔方程的比较

--*6.1.3 二体问题的分解 相对运动

-*6.2 球无限深势阱

--*6.2.1球坐标系中的自由粒子波函数

--*6.2.2球无限深势阱中能级的确定

-第六章 中心力场--第13周作业

-6.3 三维各向同性谐振子

--6.3.1 三维各向同性谐振子在直角坐标系中的解

--6.3.2球坐标系中的解 缔合拉盖尔多项式

-6.4 氢原子和类氢离子

--6.4.1 径向方程的化简及其解

--6.4.2 氢原子和类氢原子的能级和波函数

--6.4.3 氢原子的轨道磁矩 g因子

--6.4.4 碱金属原子的能级

--*6.4.5 电子偶素 电子偶素湮灭的EPR佯谬

第七章 带电粒子在电磁场中的运动

-7.1 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程

--7.1.1 带电粒子在电磁场中的经典哈密顿量 正则动量

--7.1.2 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程 规范条件

--7.1.3 经典的和量子的规范不变性

-*7.2 朗道能级

--7.2.1 带电粒子在均匀磁场中的经典运动

--7.2.2 带电粒子在均匀磁场中的量子运动 朗道能级

--*7.2.3 朗道能级的简并度

-*7.3 阿哈罗诺夫-博姆(Aharonov-Bohm)效应

--*7.3.1 费曼的路径振幅

--*7.3.2 无线长螺线管的矢量势

--*7.3.3 阿哈罗诺夫-博姆效应和不可积相因子

2.2.4 定态薛定谔方程 能量本征方程笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

© 柠檬大学-慕课导航 课程版权归原始院校所有,
本网站仅通过互联网进行慕课课程索引,不提供在线课程学习和视频,请同学们点击报名到课程提供网站进行学习。