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3.3.2 一维δ函数势阱中的束缚态在线视频

3.3.2 一维δ函数势阱中的束缚态

下一节:3.3.3 δ函数势阱与方势阱的关系

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3.3.2 一维δ函数势阱中的束缚态课程教案、知识点、字幕

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

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

3.3.2 一维δ函数势阱中的束缚态笔记与讨论

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