当前课程知识点:量子力学(上) > 第三章 一维势场中的粒子 > 3.4 线性谐振子 > 3.4.2 厄密多项式
我们下面就
利用级数方法
来分析一下 H 的解
应该是什么样子
所谓级数解法
就把 H(ζ)
写成 ζ 的幂级数
现在这些系数 c k
是待求的
把这样的级数形式
代入到方程里边去
方程的各项也都成为
无穷级数
其中这些项是
ψ 的导数给出来的
这一项是
ψ 没有求导的那一项
于是就变成了这样的一个
无穷级数的方程
那么这个式子等于零
要导致系数之间的一个
递推关系
因为这里要注意
这项的 ζ 的幂次是 k-2
而这项的幂次是 k
我们应该重新调节
这里边的求和的约定
把这两项的幂次
调成一致
那么这个式子等于零
就导致了
c k 和 c k+2 之间
有一个确定的关系
那么这个关系
称之为
系数的递推关系
那就是
只要我知道了c k
那么通过这个关系
就可以求得 c k+2
这里边的 k
可以从 0 开始
取所有的非负整数
当然根据刚才所说的
系数的递推关系
只要知道了 c 0 和 c 1
也就知道了
全部的系数
那么完全有可能
这样的一个过程要
无穷地进行下去
也就是说
k 趋于无穷
c k 永远是不等于零的
那么这个时候
你得到的是一个
真的无穷级数
我们可以证明
如果情况是如此的话
那么
在 x 趋近于
正负无穷的时候
H(ζ) 是趋近于这样的一个
指数函数
注意前边系数是 +1
如果是这样的话
你重新由它再得到
波函数 ψ
那么就发觉
ψ 在 x 趋于
正负无穷的时候
是 eζ2/2
这还是一个
发散的函数
这是物理上不能接受的
于是必须想办法
避免这种情况出现
唯一的出路是
这个级数
不是一个真的无穷级数
而仅仅是一个多项式
我们称之为
级数是中止的
或者是退化的
而这就要求 λ
只能取一些特殊的值
我们来看一看这个值
如何产生
假设我们要求
H(ζ) 是 ζ 的 n 次多项式
那么这就意味着
c n 是不等于零的
而 c n+2 要等于零
我们返回
看看这个递推公式
它就是由 c k 给出 c k+2
假如我这里让
k 等于 n
也就是
这里也就等于 n
而分子要等于零
你马上就发觉
这个时候
λ 就等于 2n+1
而这个 n
可以取值全部的非负整数
前面我们已经通过
谐振子的能量
定义了这个参数 λ
λ 有个这样的值
就给出了
谐振子的能量值
它也就和 n 有关
记作 En
它的数值是
(n + 1/2) × hbar ω
而 n 是从 0 开始的
全体非负整数
这就是
谐振子的一个能级图
这一块写的是
量子数 n 的值
这边写的
就是每一个量子数
所对应的能量值
以 hbar ω 为单位
分别是 1/2 3/2
5/2 等等
这样一些半整数
-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