当前课程知识点:量子力学(上) > 第三章 一维势场中的粒子 > 3.3 δ函数势阱 > 3.3.2 一维δ函数势阱中的束缚态
好
有了这样的准备
我们就来研究一下
在一维δ函数势阱当中的
粒子的运动
所谓的δ函数势阱
就是
V(x)等于
负的γ乘以δ(x)
这里边的γ是一个
大于零的实数
它的图像
就是下边这个图
当然我们现在如果
只关心束缚态的话
那么E是要小于零的
注意到我们现在这个势能
是在x等于零的这个地方
有无限大的跳跃的
所以
波函数本身在x等于零
这个地方是连续的
但是
波函数的一阶导数
是不连续的
为了得到这个
不连续的情形
我们先把方程
如实的写下来
注意这里边就是
有一个γ乘以δ(x)
作为势能项
现在我们把这个方程
在一个小的区间上
做积分
这个区间
恰好把x等于零的这一点
包括在内
也就是说
是从负ε到正ε
这个ε是一个正的
无穷小量
那么大家就会发觉
这个间隔上的积分
对于这一项而言
恰好得到ψ
的一阶导数
在两个积分端点的差
当我让ε趋近于零的时候
这一项的积分不作贡献
然而δ函数
在这个间隔上的积分
永远给出ψ在零点的值
所以
对这个方程
做这个积分的结果
就恰好得到了ψ
的一阶导数的一个跃变
意思就是ψ
的一阶导数从右方
趋近于x等于零的
这一点的导数值
减去从左方
趋近于零点的导数值
正比于ψ自己在零点的值
其中还有一个比例系数
对于比例系数是负的
而且和δ势阱的强度
成正比
就是和γ成正比
现在我们就来解这个
薛定谔方程
当x不等于零的时候
这个方程可以
简单的写成为一个
常系数常微分方程
引入这样一个参数β
它通过这样一个表达式
和能量的绝对值
联系起来
那么
这个方程的解
就是实的指数函数
但是
在两个不同的区间
分别的是
系数为正或者系数为负
这样就可以保证
在x趋近于无穷的时候
这两个波函数
都是趋近于零的
第一我们先来考虑
偶宇称态
那么
这样两段函数的系数
必须是相等的
把这样的一个解
代到刚才的
一阶导数跃变的条件里去
就可以发现
这个参数β等于
mγ除以hbar平方
而β又是和
能量联系起来的
于是我们就得到了
能量的值
先表达成为
hbar平方β平方等于除以2m
前边负号
然后
再通过这个β值
表达成为
势能参数的一个函数
那么就是负的mγ平方
除以2hbar平方
波函数的归一化就是
它的模平方
在整个实轴上的积分等于1
这个积分是很容易做出来的
于是我们就得到了
这个系数C的值
为了把能量
和波函数的表达式
写得更简明
我们引入这样一个长度L
它就是β分之一
也就是hbar平方除以mγ
称之为δ势的特征长度
它的意义是
代表了δ
势的一个影响范围
利用这个参数L
首先那个δ势阱
前面的系数的里边的γ
可以用hbar平方除以mL
来代替
于是
薛定谔方程
也就重新写成为这个样子
波函数
就可以简单的写成为
根号L分之一
然后e指数上
负的x的绝对值除以L
这样写的好处是
x小于零和x大于零
都包括在内了
而能量本征值
也就成为一个
更简单的表达式
是负的hbar平方
除以2mL平方
刚才我们考虑的是
偶宇称态的情形
也可以问
对于奇宇称态
结果如何呢
很容易证明
除非ψ(x)是恒等于零的
否则的话
奇宇称态不可能满足
在x等于零的这一点
波函数自己连续
而波函数的一阶导数
有一个跳跃
所以
在δ势阱里
只存在一个
偶宇称的束缚态
-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