量子力學中歸一化條件的物理意義,波函式如何歸一化

2021-03-19 18:19:14 字數 4585 閱讀 5969

1樓:韻澤服裝輔料

歸一化,是基於這樣的考慮.認為波函式模方在全空間的積分等於1.是因為波函式的模方表示粒子在空間某點出現的概率.全空間的積分和等於1表示粒子在空間中存在,但具體不知道在哪

還會遇到波函式不能歸一化的問題.這時,波函式模方的積分和不等於1是無所謂的.因為粒子必定在空間中存在,這時,只要知道了粒子波函式模方的相對大小,就能瞭解粒子到底在哪些地方出現的概率比較高了.

波函式如何歸一化

2樓:看完就跑真刺激

歸一化是一種簡化計算的方式,即將有量綱的表示式,經過變換,化為無量綱的表示式,成為標量。 在多種計算中都經常用到這種方法。

在量子力學裡,表達粒子的量子態的波函式必須滿足歸一條件,也就是說,在空間內,找到粒子的概率必須等於1。這性質稱為歸一性。用數學公式表達,其中,粒子的位置,用波函式描述。

在量子力學裡,量子系統的量子態可以用波函式描述。薛定諤方程設定波函式怎樣隨著時間流易而演化。從數學角度來看,薛定諤方程乃是一種波動方程,因此,波函式具有類似波的性質。

3樓:九月

波函式歸一化在量子力學裡,表達粒子的量子態的波函式必須滿足歸一條件,也就是說,在空間內,找到粒子的概率必須等於1。這性質稱為歸一性。用數學公式表達,其中,粒子的位置,用波函式描述。

一般而言,波函式是一個複函式。可是,概率密度是一個實函式,空間內積分和為1,稱為概率密度函式。所以,在區域內,找到粒子的概率是1。

既然粒子存在於空間,因此在空間內找到粒子概率是1。所以,積分於整個空間將得到1。假若,從解析薛定諤方程而得到的波函式,其概率是有限的,但不等於,則可以將波函式乘以一個常數,使概率等於1。

或者,假若波函式內,已經有一個任意常數,可以設定這任意常數的值,使概率等於1。

擴充套件資料:

起源在2023年代與2023年代,理論量子物理學者大致分為兩個陣營。第一個陣營的成員主要為路易·德布羅意和埃爾溫·薛定諤等等,他們使用的數學工具是微積分,他們共同建立了波動力學。

第二個陣營的成員主要為維爾納·海森堡和馬克斯·玻恩等等,使用線性代數,他們建立了矩陣力學。後來,薛定諤證明這兩種方法完全等價。

德布羅意於2023年提出的德布羅意假說表明,每一種微觀粒子都具有波粒二象性。電子也不例外,具有這種性質。電子是一種波動,是電子波。

電子的能量與動量分別決定了它的物質波頻率與波數。

既然粒子具有波粒二象性,應該會有一種能夠正確描述這種量子特性的波動方程,這給予了埃爾溫·薛定諤極大的啟示,他因此開始尋找這波動方程。薛定諤參考威廉·哈密頓先前關於牛頓力學與光學之間的類比這方面的研究。

在其中隱藏了一個奧妙的發現,即在零波長極限,物理光學趨向於幾何光學;也就是說,光波的軌道趨向於明確的路徑,而這路徑遵守最小作用量原理。哈密頓認為,在零波長極限,波傳播趨向於明確的運動,但他並沒有給出一個具體方程來描述這波動行為,而薛定諤給出了這方程。

他從哈密頓-雅可比方程成功地推匯出薛定諤方程。他又用自己設計的方程來計算氫原子的譜線,得到的答案與用玻爾模型計算出的答案相同。他將這波動方程與氫原子光譜分析結果,寫為一篇**,2023年,正式發表於物理學界。

從此,量子力學有了一個嶄新的理論平臺。

薛定諤給出的薛定諤方程能夠正確地描述波函式的量子行為。那時,物理學者尚未能解釋波函式的涵義,薛定諤嘗試用波函式來代表電荷的密度,但遭到失敗。2023年,玻恩提出概率幅的概念,成功地解釋了波函式的物理意義。

可是,薛定諤本人不贊同這種統計或概率方法,和它所伴隨的非連續性波函式坍縮,如同愛因斯坦認為量子力學只是個決定性理論的統計近似,薛定諤永遠無法接受哥本哈根詮釋。在他有生最後一年,他寫給玻恩的一封信內,薛定諤清楚地表明瞭這意見。

2023年,道格拉斯·哈特里(douglas hartree)與弗拉基米爾·福克(vladimir fock)在對於多體波函式的研究踏出了第一步,他們發展出哈特里-福克方程來近似方程的解。這計算方法最先由哈特里提出,後來福克將之加以改善,能夠符合泡利不相容原理的要求。

薛定諤方程不具有洛倫茲不變性,無法準確給出符合相對論的結果。薛定諤試著用相對論的能量動量關係式,來尋找一個相對論性方程,並且描述電子的相對論性量子行為。

但是這方程給出的精細結構不符合阿諾·索末菲的結果,又會給出違背量子力學的負概率和怪異的負能量現象,他只好將這相對論性部分暫時擱置一旁,先行發表前面提到的非相對論性部分。

2023年,奧斯卡·克萊因(oskar klein)和沃爾特·戈爾登(walter gordon)將電磁相對作用納入考量,獨立地給出薛定諤先前推匯出的相對論性部分,並且證明其具有洛倫茲不變性。這方程後來稱為克萊因-戈爾登方程。

2023年,保羅·狄拉克最先成功地統一了狹義相對論與量子力學,他推匯出狄拉克方程,適用於電子等等自旋為1/2的粒子。這方程的波函式是一個旋量,擁有自旋性質。

4樓:匿名使用者

【波函式】在量子力學裡,量子系統的量子態可以用波函式(英語:wave function)來描述。薛定諤方程設定波函式怎樣隨著時間流易而演化。

從數學角度來看,薛定諤方程乃是一種波動方程,因此,波函式具有類似波的性質。

【歸一化】歸一化是一種簡化計算的方式,即將有量綱的表示式,經過變換,化為無量綱的表示式,成為標量。 在多種計算中都經常用到這種方法。

【波函式歸一化】在量子力學裡,表達粒子的量子態的波函式必須滿足歸一條件,也就是說,在空間內,找到粒子的概率必須等於1。這性質稱為歸一性。用數學公式表達,其中,粒子的位置,用波函式描述。

一般而言,波函式是一個複函式。可是,概率密度是一個實函式,空間內積分和為1,稱為概率密度函式。所以,在區域內,找到粒子的概率是1。

既然粒子存在於空間,因此在空間內找到粒子概率是1。所以,積分於整個空間將得到1。假若,從解析薛定諤方程而得到的波函式,其概率是有限的,但不等於,則可以將波函式乘以一個常數,使概率等於1。

或者,假若波函式內,已經有一個任意常數,可以設定這任意常數的值,使概率等於1。

5樓:匿名使用者

對全空間積分,比如得出為a,再在函式前乘以1/a就行了,歸一化就是對全空間積分為一。

量子力學中的歸一化是什麼意思

6樓:匿名使用者

歸一化,是基於這樣的考慮。認為波函式模方在全空間的積分等於1.是因為波函式的模方表示粒子在空間某點出現的概率。。。全空間的積分和等於1表示粒子在空間中存在,但具體不知道在哪

還會遇到波函式不能歸一化的問題。這時,波函式模方的積分和不等於1是無所謂的。因為粒子必定在空間中存在,這時,只要知道了粒子波函式模方的相對大小,就能瞭解粒子到底在哪些地方出現的概率比較高了。

7樓:西

微粒的運動用波函式表示.....歸一化是指微小粒子在空間各點出現的概率和為一,這就叫歸一化也,是波函式的歸一化。詳細的可以看大學的《量子力學導論》.

量子力學裡歸一化常數是什麼。。。怎麼計算。。。

8樓:匿名使用者

就是使波函式平方積分後,值等於1的常數。

相差一個因子的波函式,在量子力學裡被認為是同一個函式。歸一化條件的存在,使這個因子具有了確定性和唯一性

9樓:國安

就是波函式前面帶的一個因子 保證積分以後粒子在全空間出現的概率為1。

量子力學中為什麼有時候歸一到1,有時只能歸一到δ函式呢

10樓:不列顛

因為連續譜不能歸一化。對於分立譜歸一化到1。連續譜要想歸一化只能藉助delta函式或者箱歸一化

量子力學一維無限深勢阱歸一化問題

11樓:匿名使用者

波函式的模方代表粒子出現在r處的概率密度,既然是概率,那麼對全空間積分後就應該為1,所以在波函式前面有個係數a,就是歸一化係數,a的值靠歸一化條件來確定

12樓:被風貫穿的少年

波函式表示空間中波例子分佈的概率,所以將波函式在整個空間中積分,得到的就是在整個空間中粒子出現的概率,因為粒子肯定存在於空間中,所以積分結果肯定是1,這就是歸一化。

量子力學正交歸一化的問題

13樓:騎士激發態

為了使兩個函式正交,如最後的圖中,計算後我們可得α= - β。

至於這個積分,這兩個函式都已經給出了啊(你的圖1中第二個式子和第三個式子)。u1和u2都是正交的,也是歸一的。直接代入積分算就是了。

你要領會施密特正交方法的內在含義。為了把一系列不正交的向量正交化,首先隨便選取一個,再選第二個向量,把其中的向量1方向分量去除掉,就得到了第二個正交向量,以此類推。你可以花時間好好理解下。

波函式在量子力學中的意義是什麼,量子力學中,什麼是任意波函式按完備基的物理意義怎麼理解這句話?看不懂,真心求解,懇請大神

波函式 意義 波函式是量子力學中用來描述粒子的德布羅意波的函式。為了定量地描述微觀粒子的狀態,量子力學中引入了波函式,並用 表示。一般來講,波函式是空間和時間的函式,並且是複函式,即 x,y,z,t 將愛因斯坦的 鬼場 和光子存在的概率之間的關係加以推廣,玻恩假定就是粒子的概率密度,即在時刻t,在點...

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