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 > 2.2.5 非定态 薛定谔方程的一般解
下面我们来研究一下
即使
势能函数和时间是无关的
然而我们需要的是
含时间的薛定谔方程的解
如何能够得到这样的解
首先要注意
定态解只是含时间
薛定谔方程的特解
由于薛定谔方程是线性方程
所以
特解的线性组合也是解
所以薛定谔方程的一般解
是定态解的线性组合
也就是下面的这种解
这一块是定态解
这是和时间无关的
定态波函数
这个呢
是那个含能量的时间因子
每一个这样的定态解
和能量E有关
它前面再乘上一个
也和E有关的复常数
对所有可能的E值去求和
这就构成了含时间
薛定谔方程的一般解
我们把这样的状态
称之为非定态
那么
这个解里边的那些复常数
C_E的物理意义是什么呢
为了了解这一点
我们可以对这个状态
去求能量的平均值
为了简单起见
我们假设所有的和r有关的
定态波函数都已经归一
薛定谔方程的一般解
也已经归一
那么在这个状态之下的
能量平均值
按照我们原来给出的
平均值的一般表达式
就是ψ的复共轭
这里是H
能量算符作用于ψ
然后对全部空间取积分
我们把
刚才那个定态的线性叠加解
代到这个能量平均值的
表达式里
就可以算出来
这个平均值就等于
每一个能量的值乘以
前面那个系数的C_E的模平方
再求和
那么根据平均值的
原来的定义
我们知道
这个C_E的模平方
就是在这个状态之下
当然可以取得任意时刻
这个能量的值E
出现的那个几率
我们发觉ψ
是可以和t有关的
然而由于这个C_E是常数
并不包含时间
所以 C_E的模平方
也是和时间无关的
这就表明
在这个状态之下
能量的分布几率
是一个稳定的
不随时间而改变的
经过上面这些分析
我们可以得出一个结论
那就是 如果V势能
是和时间无关的
那么
我们解含时间薛定谔方程
可以分两步走
第一步求
定态薛定谔方程的解
假设我们可以把
满足定态薛定谔方程的
全部的解都拿到
那么只要对这样的解
做任意的线性组合
我们就构造了
含时间薛定谔方程的
全部的解
事实上这是势能与时间无关
这件事情
给我们带来的
特殊的方便性
-引言
--引言
-1.1 普朗克的光量子假说
-1.2 玻尔的原子结构模型
-1.3 德布罗意的物质波假说
-第一章 量子力学的历史渊源--第1周作业
-2.1波函数
-第二章 波函数与薛定谔方程--第2周作业
-2.2 薛定谔方程
-第二章 波函数与薛定谔方程--第3周作业
-3.1一维运动问题的一般分析
-第三章 一维势场中的粒子--第4周作业
-3.2 方势阱
-3.3 δ函数势阱
-第三章 一维势场中的粒子--第5周作业
-3.4 线性谐振子
-3.5 一维散射问题
-第三章 一维势场中的粒子--第6周作业
-*3.6 δ势的穿透
-*3.7 周期性势场中的能带结构
--第三章 一维势场中的粒子--第7周作业
-4.1 算符及其运算
-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
-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
-4.4 角动量算符的本征值和本征态
-第四章 力学量用算符表示--第10周作业
-5.1 量子力学中的守恒量
-5.2 对称性与守恒量
-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
-*5.4 Schrödinger图画和Heisenberg图画
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第12周作业
-6.1 中心力场中粒子运动的一般性质
-*6.2 球无限深势阱
-第六章 中心力场--第13周作业
-6.3 三维各向同性谐振子
-6.4 氢原子和类氢离子
-7.1 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程
-*7.2 朗道能级
-*7.3 阿哈罗诺夫-博姆(Aharonov-Bohm)效应