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Homework7 答案 1. 均匀磁场中的中性自旋 1/2 粒子, 磁场方向 x, 强度 B, n 为任意方向 (θ, φ) 的单位矢量,σ n = n σ 为泡利算符在该方向的投影, 如果初态是 σ n = 1 的本征态, 请解出态的时间演化, 并分别计算 S x, S y, S z 的测量值与

第一章 量子论基础

PowerPoint 演示文稿

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Homework14 答案 December 31, 氢原子中电子自旋态为 α, 质子处于 s x 的本征值为 h 2 的状态, 求总自旋平方和其 z 分量的测量值以及相应几率 解 : 选取以自旋单态 0, 0 和自旋三重态 1, 0, 1, ±1 作为一组完备基. 自旋单态和自旋三重

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量子力学 第五章: 全同粒子


2. 禁 止 母 乳 代 用 品 之 促 銷 活 動, 以 及 不 得 以 贊 助 試 用 或 免 費 等 方 式, 取 得 奶 瓶 及 安 撫 奶 嘴 認 證 說 明 以 贊 助 試 用 或 免 費 等 方 式, 取 得 奶 瓶 及 安 撫 奶 嘴, 並 在 婦 產 科 門 診 兒 科 門 診 產

市 立 永 平 高 中 無 填 報 無 填 報 (02) 市 立 樹 林 高 中 已 填 報 已 填 報 (02) 市 立 明 德 高 中 已 填 報 (02) 市 立 秀 峰 高 中 已 填 報

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“关于北京重点高校在校生回乡就业意愿调查问卷”


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Homework9 答案 1. 粒子在一维势场 V (x) = k x ν 中运动,k, ν > 0. 利用测不准关系估算基态能级和 x. 解 : 粒子在某个态下的能量期望值可以写成 : p 2 E = 2m + k x ν (1) 考虑 x ν x 2 ν/2 V (x) = k x ν 是偶函数

了 波 涛 和 号 声 袁 读 者 很 容 易 就 进 入 广 州 城 的 水 上 旅 途 袁 进 入 一 座 野 水 上 名 城 冶 的 传 说 中 去 遥 于 是 袁 一 座 名 城 往 事 充 满 了 漂 流 感 袁 旋 律 自 水 上 而 来 袁 我 们 就 这 样 来 到 了 往 事 的

壹、摘 要


计算物理第三次作业一维薛定谔方程定态解 张楚珩 ( ) May 28, 问题描述 对于定态薛定谔方程 [ d2 dx 2 + 2m (V (x) E)]ψ(x) = 0 h2 ψ(x min ) = ψ(x max ) = 0 (1) 在给定势阱的情况下, 求使这个问题


Microsoft PowerPoint - 概率统计Ch02.ppt [Compatibility Mode]

入 学 考 试 重 点 考 查 学 生 的 基 础 专 业 知 识 基 本 实 验 操 作 技 能 独 立 思 考 和 动 手 能 力 笔 试 和 面 试 的 试 题 都 有 足 够 的 难 度, 以 利 择 优 录 取 新 录 取 的 研 究 生 第 一 次 见 面, 池 先 生 会 作 一 次


量子力学


州 盟 ) 县 ( ) 组 织 机 构 代 码 企 业 详 细 名 称 武 汉 东 湖 开 发 武 汉 新 芯 集 成 电 路 制 造 有 限 公 司 黄 石 市 下 陆 大 冶 有 色 自 强 服 务 有 限 责 任 公 司 黄 石 市 下 陆

由 于 受 各 种 因 素 的 制 约, 农 村 一 直 是 普 法 教 育 的 薄 弱 地 区, 一 些 农 民 朋 友 不 知 法 不 懂 法, 不 善 于 用 法 律 武 器 维 护 自 己 的 合 法 权 益 为 了 让 利 益 受 损 的 乡 村 农 民 苦 有 处 诉 难 有 人 帮 冤

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专 业 基 础 课 ( 必 修 ) MA118 数 学 分 析 (C 类 )( 1) EC109 经 济 学 原 理 AC311 会 计 学 MA077 线 性 代 数 (B 类 ) EC104 经 济 与 管 理 精 要 CS1

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从分析力学到量子力学




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例題. y = x x = 0 y = x 0 li 0 li 0 li = y = x x = 0 = f x) x = a x = a 2



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从分析力学到量子力学

第一章三角函数 1.3 三角函数的诱导公式 A 组 ( ) 一 选择题 : 共 6 小题 1 ( 易诱导公式 ) 若 A B C 分别为 ABC 的内角, 则下列关系中正确的是 A. sin( A B) sin C C. tan( A B) tan C 2 ( 中诱导公式 ) ( ) B. cos(

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G(z 0 + "z) = G(z 0 ) + "z dg(z) dz z! # d" λ "G = G(z 0 ) + #cos dg(z) ( & dz ) * nv #., - d+ - - r 2 sin cosds e / r # ddr 4.r 2 #cos! "G = G(z 0 )

À / Á / Â / À À Á

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数字带通 带阻 高通滤波器的设计 把一个归一化原型模拟低通滤波器变换成另一个所需类型的模拟滤波器, 再将其数字化 直接从模拟滤波器通过一定的频率变换关系完成所需类型数字滤波器的设计 先设计低通型的数字滤波器, 再用数字频率变化方法将其转换成所需类型数字滤波器


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Transcription:

.5 力学量的平均值 算符表示 平均值 粒子在外场 V() 中运动, 体系的定态薛定谔方程 : m V ( ) u( )= Eu( ) 求解该方程, 可以得到体系的波函数和能量 E 例如 : 粒子束缚在一维无限深方势阱中 0 a 一维无限深方势阱 波函数 能量 n sin x, 0 xa ux ( ) a a, x 0, o, x a 0 En n n 1,,3, ma

.5 力学量的平均值 算符表示 平均值 能量的实验观测 : 能谱 ( 光谱 ) 测量 光谱测量 e EG 能谱测量 (Fanck-Hetz)

.5 力学量的平均值 算符表示 平均值 其它力学量呢? 比如 : 粒子的位置 动量 p 动能 T 角动量 L, (1) 粒子的位置 例如 : 一维无限深方势阱 粒子的位置是不确定的, 取值在 [0, a] 之间 但粒子的概率分布是确定的, 是 n sin x, 0 xa ux ( ) a a, x 0, o, x a 0 n 1,,3, 所以, 可以得到粒子位置的平均值 ( 假设粒子处在基态 n =1 态 ): a a x a x x u( x) dx x sin dx 0 0 a a 加权平均

.5 力学量的平均值 算符表示 平均值 一般地, 设粒子的波函数为 (, t), 则在 t 时刻粒子出现在 附近 d 体积元内的概率为 : * (, t) d (, t) (, t) d 其中 (, t) 是概率密度 假设波函数已经归一化, 即 则位置 的平均值为 : (, td ) 1 * (, t) d (, t) (, t) d

.5 力学量的平均值 算符表示 平均值 () 粒子的势能 V(, t) 粒子在 点的势能为 V(, t), 而粒子出现在该点的概率密度为 (, t) 则 V(, t) 的平均值为 : (3) 粒子的动量 p * V (, t) V (, t) (, t) d (, t) V(, t) (, t) d 如果粒子动量可以表示为 点的函数 p(, t), 则可以用上述同样的方法求平均值 但是, 按照不确定关系, 位置和动量不能同时具有确定的取值! 因此, 粒子在空间某点的动量 是没有意义的 p(, t)

.5 力学量的平均值 算符表示 平均值 将位置空间的波函数用平面单色波展开 : i 1 ( p -Et ) (, t) ( )e d 3/ p p 1 ( p, t)e 3/ 展开系数是 (, t) 的傅立叶变换 3/ i p dp 动量空间体积元 i 1 p ( p, t ) (,t)e d d p= dpxdpydpz ( p, t) 表示平面波 e i p 的所占的比重, 即粒子动量取为 p 的概率 (p, t) 称为动量空间波函数

.5 力学量的平均值 算符表示 平均值 所以, 动量的平均值 * (, ) (, ) (, ) p p p t d p p t p p t d p i 1 p ( p, t ) (,t)e d 3/ p * (, t)( i ) (, t) d 仍然可以用位置空间波函数为 (, t) 来求平均值, 但 动量算符 : pˆ i p i

.5 力学量的平均值 算符表示 平均值 (4) 粒子的动能 T = p /m 类似地, 动能的平均值 动能算符 : * T (, t)( ) (, t) d m ˆ T m ˆ 且有 Tˆ p m (5) 粒子的总能 E = T+V (, t) 平均值 * E (, t) V (, t) (, t) d m H ˆ (, ) (, ) V t p m m V t 总能能算符 : ˆ 称为粒子的哈密顿算符

.5 力学量的平均值 算符表示 平均值 含时薛定谔方程 : (, ) t m i V t i t Hˆ 定态薛定谔方程 : m V ( ) u( )= Eu( ) Hu ˆ ( )= Eu( )

.5 力学量的平均值 算符表示 算符表示 量子力学中, 描述微观粒子的力学量均有对应的算符 (1) 位矢 () 势能 V() V() (3) 动量 p pˆ i (4) 动能 T (5) 总能量 E Tˆ m ˆ V() H (6) 角动量 L p m ˆ 在直角坐标系中的三个分量 pˆ x pˆ y i i x y pˆ z i z L pˆ ˆ ˆ ˆ 在直角坐标系中的三个分量 Lx ypz zpy i y z z y Lˆ y zpˆ x xpˆ z i z x x z Lˆ z xpˆ y ypˆ x i x y y x

Catesian coodinates Spheical coodinates ),, ( z y x ),, ( x sin cos y sin sin z cos z y x accos z y x z x y actan.5 力学量的平均值 算符表示 算符表示

.5 力学量的平均值 算符表示 算符表示 角动量算符 Lˆ pˆ ˆ Lx i sin ctg cos Lˆ y i cos ctg sin Lˆ z i 在球坐标系中的三个分量为 角动量平方算符 ( 表征其大小 ) Lˆ 1 1 sin sin sin

.5 力学量的平均值 算符表示 算符表示 任意力学量 A 算符 Â 其平均值 * ˆ A (, t)a (, t) d 定态薛定谔方程 : Hu ˆ ( )= Eu( ) 哈密顿算符的本征方程 不是所有的能量值取值, 本征方程有满足物理条件下的解的, 能满足本征方程的能量 E, 称为哈密顿算符的本征值 满足本征方程的波函数 u(), 称为哈密顿算符的本征函数 任意力学量算符 Â 的本征方程 Au ˆ ( )= Au ( ) A 本征函数本征值 A

.6 单电子 (H) 原子 中心力场薛定谔方程 氢原子 ( 类氢离子 ) 的薛定谔方程 -e 3D 不含时的定态薛定谔方程 m V u Eu + +Ze 其中库仑势 V Ze 4 0 电子束缚在原子核的中力场中, 只与电子和核间的径向距离有关 Fom www.hypephysics.phy-ast.gsu.edu

Catesian coodinates Spheical coodinates ),, ( z y x ),, ( x sin cos y sin sin z cos z y x accos z y x z x y actan.6 单电子 (H) 原子 中心力场薛定谔方程

.6 单电子 (H) 原子 中心力场薛定谔方程 Fom www.hypephysics.phy-ast.gsu.edu 求解中心力场中的薛定谔方程, 球坐标系是自然的选择 u( ) V ( ) u( ) Eu( ) m 库仑势 Laplace 算符 : V Ze 4 0 (,, ) 1 1 sin sin 1 sin

.6 单电子 (H) 原子 中心力场薛定谔方程 分离变量 u( ) u(,, ) R( ) Y(, ) 径向波函数 角向波函数 1 d dr m [ E ( )] V R d d 1 Y 1 Y sin 常数 Ysin Ysin 1 d dr m ( E V ( )) R 0 d d 1 Y 1 Y sin Y sin sin 径向方程 角向方程

.6 单电子 (H) 原子 角向方程 角动量平方算符 Lˆ 1 1 sin sin sin 所以 1 Y 1 Y sin Y sin sin ˆ (, ) Y (, ) L Y 角动量平方算符的本征方程 与电子受到的作用势的具体形式无关, 只要是中心势, 均可以分离变量, 角向方程均为上述方程

.6 单电子 (H) 原子 角向方程 波函数的标准条件 : Y (, ) 在 [0, ] 有限 ; 在 [0, ] 单值 则要求方程中的参数 l( l 1), l 0,1,,3, 方程的解是球谐函数 m im Y (, ) N P (cos ) e lm lm l l 0,1,,3, m 0, 1,, m lm m 1 d l Pl ( x) (1 x ) ( x 1) l lm 0x 1 l! dx 是特殊函数, 称为连带勒让德多项式

.6 单电子 (H) 原子 角向方程 N lm 是归一化系数 0 0 Y (, ) Y (, )sind d 1 * lm lm N lm m (l 1)( l m)! ( 1) 4 ( l m)! 1/ d d d sind sindd 角向的球谐函数是 L 和 L z 的本征函数 : ˆ Y (, ) ( 1) lm l l L Lˆ Y z lm (, ) m Y lm Y lm (, ) (, )

.6 单电子 (H) 原子 角向方程 Y 1 (4 ) 0,0 1/ Y 1,0 3 4 1/ cos Y 1, 1 3 8 1/ sin i e Y,0 5 16 1/ (3cos 1) Y, 1 15 8 1/ sincos i e 1/ 15 i Y, sin e 3 1/ 3 (5cos 3cos ) 7 Y3,0 16 Y 3, 1 1 64 1/ i sin (5cos 1) e 1/ 105 i Y3, sin cose 3 1/ 35 3 3i Y3, 3 sin e 64 Y m * l, m(, ) ( 1) Ylm (, ) l =0,1,,3,4,5, 分别称为 s, p, d, f, g, h, 态

.6 单电子 (H) 原子 径向方程 1 d dr m l( l 1) ( E V ( )) R 0 d d l 0,1,,3, Z Z Z L na na na0 l1 R nl ()=N nl e nl l 0 0 L n l 1 l1 v1 nl ( ) ( 1) v0 v [( n l)!] ( n l 1 v)!(l 1 v)! v! 称为连带拉盖尔多项式 归一化系数为 N nl, 3 na0 n[( n l)!] 3 Z ( n l 1)! 1/

.6 单电子 (H) 原子 径向方程 R ( ) ( Z / a ) exp( Z / a ) 3/ 10 0 0 R ( ) ( Z / a ) (1 Z / a )exp( Z / a ) 3/ 0 0 0 0 1 3/ R1( ) ( Z / a0) ( Z / a0)exp( Z / a0) 3 R ( ) ( Z /3 a ) (1 Z /3a Z / 7 a )exp( Z /3 a ) 3/ 30 0 0 0 0 4 3/ R31 ( ) ( Z / 3 a0) (1 Z / 6 a0)( Z / a0)exp( Z / 3 a0) 9 4 3/ R3 ( ) ( Z / 3 a0) ( Z / a0) exp( Z / 3 a0) 7 10