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06-24-03
薛定谔方程

薛定谔

  薛定谔是奥地利人,1887年8月12日出生于维也纳。父母都是名门出身。薛定谔在中学时代就有广泛兴趣,不仅对自然科学,而且也很喜欢古代语言的严密逻辑和德国诗歌的优美谐和,他最讨厌的是死背数学和书本。1906年—1910年在维也纳大学物理系学习,玻耳兹曼的继承人哈森诺尔对他颇有影响。就在这些年代里他掌握了连续介质物理学中的本征值问题,为他以后的工作奠定了基础。
  薛定谔在他的第一篇论文中,提到了德布罗意的博士论文对他的启示。他写道:“我要特别感谢路易斯·德布罗意先生的精湛论文,是它激起了我的这些思考和对‘相波’在空间中的分布加以思索。”

 

 

 


  自由粒子一维薛定谔方程:
  沿x轴方向运动的自由粒子,其物质波的波函数为
             
分别对 x 取二阶偏导和对 t 取一阶偏导,得
             

             
  因粒子是自由运动,能量E=Ek(动能),根据非相对论的动能和动量的关系,即
             
这样可得自由粒子一维薛定谔方程:

             

  求粒子在势能为 的势场中一维薛定谔方程:
  粒子总能量为
             
两边乘,得
             
得方程:
             

  将上述方程推广到三维的一般情况:
  粒子波函数为
             
  势能为
             
  可得薛定谔方程为

        

 


  当势能 Ep 与时间无关而只是坐标的函数情况下称为定态问题。这时, ,粒子物质波的波函数为

将上式分别对x,y,z求二阶偏导数和对t求一阶偏导数,化简后得:

称为定态薛定谔方程。通常把振幅函数 称为波函数。
  对一维定态问题便退化为一维定态薛定谔方程:

波函数 本身及其一阶导数必须是单值、连续和有限的,这称为波函数的标准条件。薛定谔方程是线性、齐次的微分方程,所以满足叠加原理。