量子力学总结

时间:2024.3.31

1.设一个粒子的波动性用波函数描述,则模平方称为概率密度,

2.波函数的三个标准条件:单值,有限,连续

3.态叠加原理:如果是体系可能的状态,则它们的线性叠加

                                            

也是体系的一个可能状态。这就是量子力学中的态叠加原理。

4.薛定谔方程:

5.定态薛定谔方程   

若是一维,+=0

6.求解定态薛定谔方程的步骤:

(1).一般不同区域有不同的势函数,因此要分区域写出定态薛定谔方程.

 2).根据波函数的标准条件(单值,有限,连续),因此求解定态薛定谔方程. 并确定定态能级.

(3).将波函数归一化.

7.一维无限深势阱

设粒子作一维运动,势能函数为

1、   

 =

则有 

8.一维谐振子

一维谐振子的哈密顿量是

                    

则有

波函数是

          

 

9.算符: 代表对波函数进行某种运算或变换的符号

坐标算符

动量算符     

10.动量的本征函数

 

归一化条件

 

11.厄米算符的定义式

    

12.厄米算符的本征值都是实数

13.厄米算符的三个基本性质:实数性、正交性、完备性。

14.角动量算符

 

直角坐标系

15.角动量算符在球坐标中的表达式为:

16.氢原子

波函数是     

17.厄米算符本征函数是正交的

属不同本征值的本征函数相互正交

18.力学量的平均值公式

    若波函数归一,

 

19.坐标算符与动量算符的对易关系式

的对易子

20.

21.测不准关系

设二厄密算符对易关系为

 


22. 把状态Ψ看成是一个矢量——态矢量。

    选取一个特定力学量 Q 表象,相当于选取特定的坐标系,

     u1(x),  u2(x),  ...,  un(x),   ... 是 Q  表象 的基本矢量简称基矢。

波函数

是态矢量Ψ在Q表象中沿各基矢方向上的“分量”。Q表象的基矢有无限多个,所以态矢量所在的空间是一个无限维的抽象的函数空间,称为Hilbert空间。

由一个表象到另一个表象的变换是幺正变换.

23.在    表象中,算符用矩阵表示

算符    在自身表象中的矩阵为对角矩阵。

24.本征方程

 

求解本征值和本征矢

这个方程组有非零解的条件是系数行列式等于零,即:

 

称为久期方程。求解久期方程 可得到一组λ 值

它们就是F的本征值。把求得的λi 分别代入式中就可以求得与这λi 对应的本征矢。

24. 求解定态薛定谔方程, 比较复杂,无法直接求解,若可将其分成两部分

一级微扰修正

 

 

 

简并态下,微扰

 


简并情况下能级的一级近似为

25..自旋:每个电子都具有自旋角动量S,S在空间任何方向上的投影只能取两个值.若将空间的任意方向取为z方向,则Sz/2  

26.自旋算符必须满足                                       

写成分量形式是                              

由于在空间中任意方向的投影只能取±两个值。为方便起见,引入算符,令                                                                        

 , ,                   

而且===1         

27..泡利矩阵

 , ,                

相应地 ,,             

28.全同粒子:

静质量、电荷、自旋等固有性质完全相同的微观粒子。例如,电子、质子,中子等

29.全同性原理:

由于全同粒子具有不可区分性,则在全同粒子体系中,任意两个全同粒子相互交换后并不会引起整个体系物理状态的改变,即不会出现任何可观测的物理效应,该论断称为量子力学中的全同性原理。这是量子力学基本原理之一。

30.对于玻色子,波函数要求对于交换两个粒子是对称的对于费米子,波函数要求对于交换两个粒子是反对称的,

31.

 二电子自旋波函数:

 

第二篇:学科导论总结量子力学部分


学科基础导论总结量子力学部分

做过作业的内容,需要特别关注:物质波计算、概率流密度矢量、力学量与算符的关系、对易的计算、不确定性关系

以前的作业都弄懂了,也差不多了,重在自己理解

1黑体辐射、光电效应等现象揭示了光的波粒二象性。

2玻尔为解释原子的光谱线二提出了原子结构的量子论。

3为克服玻尔理论的局限性,德布罗意提出微粒具有波粒二象性的假设。

4绝对黑体(黑体):一个能全部吸收投射在其上面的辐射二无反射的物体。

5普朗克常量:                 h=6.626×10-34 J·s(记下来)

6黑体辐射公式

                   (hv>>kBt时)维恩线           (hv<<kBt时)瑞利-金斯线

7爱因斯坦光电效应解释:(光量子)

                  

重要的几个:

    8康普顿散射效应:

        被康普顿、吴有训用实验证明了。

9量子现象:h在其中其重要作用的现象。

10玻尔量子化条件:(1)定态

(2)角动量为h整数倍

                                         (3)从上往下跃迁发出波长一定

                                                            

                   巴耳末公式:

11德布罗意波(物质波、概率波)

                         

            戴维孙、革末等人的实验验证了德布罗意波的存在。

12波函数(上面已经给出PS.记住其形式,后面方程的都能推导)

            态叠加,这部分看书,记住几个式子,当然全部记住更好

                       

一维归一化系数:

三维归一化系数:

13薛定谔方程

           

            动量算符     能量算符

            定态:

                   哈密顿算符     

哈密顿函数

        14一维无限深势阱

                     ▲(重要)详见之前打印的纸质详解

                                   边界条件不同,En不同,A不同,Ψ不同

        15线性谐振子(了解,目测不会考)

                            零点能

                            E能级间隔

                            能级

                                   解方程用到了厄米多项式

        16势垒贯穿(了解,目测不考)

                            透射系数D                                 隧道效应

        17算符(重点)

                     算符相等,单位算符,算符之和,算符乘积,逆运算,复共轭,转置,

厄米共轭

厄米算符定义

重要性质   (1) 

(2)厄米算符的本征函数具有正交性,可以组成正交归一系:

        18动量算符

                               

三维动量分布

箱归一化意义:动量本征值由连续谱变成分立谱

              角动量算符(掌握)

                           

                            简并一个本征值由一个以上本征函数

                            简并度:对应于同一本征值的本征函数数目

                                          球谐函数,连带勒让德函数(了解,此处出现了)

                                         

算符的本征函数:

      

                                                

              19一个基本假定:力学量都是厄米算符,本征值函数组成完全系,测量F(不是指力,指代某力学量,下同)所得数值,必定为本征值之一。

              期望值(计算):

                                          或(用得最多)

                                          或

        20.对易关系(重要)

              基本公式

       一些重要对易关系

                    

              如果两个算符有一组共同本征函数,而且组成完全系,则算符对易。(证明见书上)其逆定理也成立。

              21不确定性关系(重要)

                     的对易关系为,则有

             

              ;例如:

             

              22力学量期望值岁时间的变化   守恒定律

                            则称力学量为运动恒量,或者说在运动中守恒。

              只有体系不处于定态,二力学量又非体系的守恒量,力学量的平均值和几何分布才随时间改变。

              守恒量(范围大于定态)

(1)在体系任意状态下,平均值不随时间变化。

(2)在体系任意状态下,概率密度不随时间变化。

力学量守恒,不一定有确定值;是否有确定值,看初始时刻体系状态性质状态而定(本征态才有)。

具体例子

(1)自由粒子动量

(2)在中心力场中运动的粒子的角动量

(3)哈密顿不显含时间的体系的能量

(4)哈密顿对空间反演不变时的宇称

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