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归一条件

(2018-03-29 19:00:01) 百科综合
归一条件

归一条件

在量子力学里,表达粒子的量子态的波函式必须满足归一条件归一化,英语:be normalized),也就是说,在空间内,找到粒子的机率必须等于1。这性质称为归一性

基本介绍

  • 中文名:归一条件
  • 外文名:be normalized
  • 别称:归一化
  • 学科:量子力学
  • 领域:量子力学
  • 定义:找到粒子的机率必须等于1

定义

在量子力学里,表达粒子的量子态的波函式必须满足归一条件归一化,英语:be normalized),也就是说,在空间内,找到粒子的机率必须等于1。这性质称为归一性。用数学公式表达,
其中,x是粒子的位置,
是波函式。

归一化导引

一般而言,波函式
是一个複函数。可是,
是一个实函式,大于或等于0,称为“机率密度函式”。所以,在区域
内,找到粒子的机率
;(1)。
既然粒子存在于空间,机率是1。所以,积分于整个一维空间:
。(2)
假若,从解析薛丁格方程而得到的波函式
,其机率P是有限的,但不等于1,则可以将波函式
乘以一个常数,使机率P等于1。或者,假若波函式内,已经有一个任意常数,可以设定这任意常数的值,使机率P等于1。

归一化恆定性

给予一个归一化的波函式。随着时间的变化,波函式也会改变。假若,随着时间改变的波函式不再满足归一条件,则势必要重新将波函式归一化。这样,归一常数A变得含时间。很幸运地,满足薛丁格方程的波函式的归一性是恆定的.设定波函式
满足薛丁格方程与归一条件:
假若,归一性是恆定的,则机率P不含时间。为了显示这一点,先计算
展开被积函式
编排薛丁格方程,可以得到波函式对于时间的偏导数:
共轭波函式对于时间的偏导数为
代入被积函式
代入
的方程:
可是,在
都等于 0 .所以,
机率 P=1 不含时间。波函式的归一化是恆定的。

实例

在一维空间内,束缚于区域
内的一个粒子,其波函式是
其中,k是波数,
是角频率,A是任意常数。
计算能够使波函式归一化的常数值A。将波函式代入:
积分于整个粒子存在的区域:
稍加运算,
归一化的波函式是:

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