量子力学主要知识点复习资料
《量子力学》复习资料提纲

)(Et r p i p Ae-⋅=ρϖηϖψ《量子力学》复习 提纲一、基本假设 1、(1)微观粒子状态的描述 (2)波函数具有什么样的特性 (3)波函数的统计解释2、态叠加原理(说明了经典和量子的区别)3、波函数随时间变化所满足的方程 薛定谔方程4、量子力学中力学量与算符之间的关系5、自旋的基本假设 二、三个实验1、康普顿散射(证明了光子具有粒子性) 第一章2、戴维逊-革末实验(证明了电子具有波动性) 第三章3、史特恩-盖拉赫实验(证明了电子自旋) 第七章 三、证明1、粒子处于定态时几率、几率流密度为什么不随时间变化;2、厄密算符的本征值为实数;3、力学量算符的本征函数在非简并情况下正交;4、力学量算符的本征函数组成完全系;5、量子力学测不准关系的证明;6、常见力学量算符之间对易的证明;7、泡利算符的形成。
四、表象算符在其自身的表象中的矩阵是对角矩阵。
五、计算1、力学量、平均值、几率;2、会解简单的薛定谔方程。
第一章 绪论1、德布洛意假设: 德布洛意关系:戴维孙-革末电子衍射实验的结果: 2、德布洛意平面波:3、光的波动性和粒子性的实验证据:4、光电效应:5、康普顿散射: 附:(1)康普顿散射证明了光具有粒子性(2)戴维逊-革末实验证明了电子具有波动性∑=nnn c ψψ1d 2=⎰τψ(全)()ψψψψμ∇-∇2=**ηϖi j ⎩⎨⎧≥≤∞<<=ax x a x x V 或0,0,0)(0=⋅∇+∂∂j tϖρ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∇-=),(222t r V H ϖημ)(,)(),(r er t r n tE i n n n ϖϖϖηψψψ-=n n n E H ψψ=(3)史特恩-盖拉赫实验证明了电子自旋第二章 波函数和薛定谔方程1.量子力学中用波函数描写微观体系的状态。
2.波函数统计解释:若粒子的状态用()t r ,ρψ描写,τψτψψd d 2*=表示在t 时刻,空间r ρ处体积元τd 内找到粒子的几率(设ψ是归一化的)。
第一章 量子力学基础知识

《结构化学基础》讲稿第一章孟祥军第一章 量子力学基础知识 (第一讲)1.1 微观粒子的运动特征☆ 经典物理学遇到了难题:19世纪末,物理学理论(经典物理学)已相当完善: ◆ Newton 力学 ◆ Maxwell 电磁场理论 ◆ Gibbs 热力学 ◆ Boltzmann 统计物理学上述理论可解释当时常见物理现象,但也发现了解释不了的新现象。
1.1.1 黑体辐射与能量量子化黑体:能全部吸收外来电磁波的物体。
黑色物体或开一小孔的空心金属球近似于黑体。
黑体辐射:加热时,黑体能辐射出各种波长电磁波的现象。
★经典理论与实验事实间的矛盾:经典电磁理论假定:黑体辐射是由黑体中带电粒子的振动发出的。
按经典热力学和统计力学理论,计算所得的黑体辐射能量随波长变化的分布曲线,与实验所得曲线明显不符。
按经典理论只能得出能量随波长单调变化的曲线:Rayleigh-Jeans 把分子物理学中能量按自由度均分原则用到电磁辐射上,按其公式计算所得结果在长波处比较接近实验曲线。
Wien 假定辐射波长的分布与Maxwell 分子速度分布类似,计算结果在短波处与实验较接近。
经典理论无论如何也得不出这种有极大值的曲线。
• 1900年,Planck (普朗克)假定:黑体中原子或分子辐射能量时作简谐振动,只能发射或吸收频率为ν, 能量为 ε=h ν 的整数倍的电磁能,即振动频率为 ν 的振子,发射的能量只能是 0h ν,1h ν,2h ν,……,nh ν(n 为整数)。
• h 称为Planck 常数,h =6.626×10-34J •S•按 Planck 假定,算出的辐射能 E ν 与实验观测到的黑体辐射能非常吻合:●能量量子化:黑体只能辐射频率为 ν ,数值为 h ν 的整数倍的不连续的能量。
能量波长黑体辐射能量分布曲线 ()1/8133--=kt h c h eE ννπν1.1.2 光电效应和光子学说光电效应:光照射在金属表面,使金属发射出电子的现象。
第一章量子力学基础知识总结

第一章量子力学基础知识总结微观粒子的运动特征1.黑体辐射和能量量子化●黑体是一种能全部吸收照射到它上面的各种波长辐射的物体。
●黑体辐射的能量量子化公式:●普朗克常数(h=6.626×10-34 J·s)2.光电效应和光子学说●只有当照射光的频率超过某个最小频率(即临阈频率)时,金属才能发射光电子。
●不同金属的临阈频率不同。
●随着光强的增加,发射的电子数也增加,但不影响光电子的动能。
●增加光的频率,光电子的动能也随之增加●式中h为Planck常数,ν为光子的频率●m = h /c2所以不同频率的光子有不同的质量。
●光子具有一定的动量(p)P = mc = h /c = h/λ●光的强度取决于单位体积内光子的数目,即光子密度。
Ek = h -W3.实物微粒的波力二项性● E = h v , p = h / λ●光(各种波长的电磁辐射)和微观实物粒子(静止质量不为0的电子、原子和分子等)都有波动性(波性)和微粒性(粒性)的两重性质,称为波粒二象性4.不确定度关系●具有波动性的粒子其位置偏差(△x )和动量偏差(△p )的积恒定.,有以下关系:量子力学基本假设1、波函数和微观粒子的状态●波函数ψ和微观粒子的状态●合格波函数的条件2、物理量和算符●算符:对某一函数进行运算,规定运算操作性质的符号。
如:sin,log等。
线性算符:Â( 1+ 2)=Â 1+Â 2自轭算符:∫ 1*Â 1 d =∫ 1(Â 1 )*d 或∫ 1*Â 2 d =∫2(Â 1 )*d3、本征态、本征值和Schrödinger方程●A的本征方程Aψ= aψa 称为力学量算符 A 的本征值,ψ称为A的本征态或本征波函数,4、态叠加原理●若 1, 2… n为某一微观体系的可能状态,由它们线性组合所得的 也是该体系可能的状态。
5、Pauli(泡利)原理●在同一原子轨道或分子轨道上,至多只能容纳两个自旋相反的电子。
量子力学复习重点

1 e 2
2 2
x
e
i Px
dx
e
1 2 x2 2
e
i Px
dx
1 2 1 2 1 2
e
1 ip p2 2 ( x 2 )2 2 2 2 2
dx
2 e
4 2 1 ( 3 2a0 a0
0
r 2 r / a0 (2r )e dr a0
2 2 a0 a0 4 2 2 ( 2 ) 4 2 4 4 2a0 2a0
(r , , )d (5) c( p) * p (r )
c( p ) 2
p2 ; 2
(3)动量的几率分布函数。
解:(1) U
1 1 2 x 2 2 2 2
x 2 e
2
x2
dx
1 1 1 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 4 2 2
1 4
(2) T
4 3 a0
0
r 3 a 2 r / a0 dr
4 3! 3 a0 3 4 2 a0 2 a 0
(2) U (
e2 e2 ) 3 r a0
0 0
2
0
1 2 r / a0 2 e r sin drd d r
e2 3 a0 4e 2 3 a0
解: U ( x)与t 无关,是定态问题。其定态 S—方程
量子力学基础 知识点

量子物理知识点小结一、普朗克能量子假说1、黑体辐射的实验定律2、普朗克能量子假说2)维恩位移定律:T λm = b1)斯特藩-玻耳兹曼定律: M (T ) = σT 4对频率为ν 的谐振子, 最小能量 ε 为: ⋅⋅⋅⋅⋅⋅,,,3,2,εεεεn νh =ε谐振子的能量不能取任意值,只能是某一最小能量ε 的整数倍,二、爱因斯坦光量子假说1、光量子假说 W m h νm+=221v 2、光电效应方程: 光具有“波粒二象性”光子的动量: λhp =光子的能量: h ν=ε碰撞过程中能量守恒: 2200mc h νc m h ν+=+v m e h e h n +=λλ00碰撞过程中动量守恒:波长的偏移量:)cos 1(0θλλλλ-=-=∆c nm 00243.0m 10432120=⨯⋅≈=-cm h c λ康普顿波长: 三、康普顿效应(X 射线光子与自由电子碰撞)四、玻尔氢原子理论一切实物粒子都具有波粒二象性 2)角动量量子化条件假设; 1)定态假设; 3)频率条件假设h νmc E ==2λh m p ==v ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥∆⋅∆≥∆⋅∆≥∆⋅∆222 z y x p z p y p x 2≥∆⋅∆t Ε五、德布罗意假说六、不确定性关系:七、波函数2、波函数满足的条件1、波函数的统计意义1)归一化条件t 时刻,粒子在空间r 处的单位体积中出现的概率, 与波函数模的平方成正比。
*2),(ΨΨt r ΨdVdW w === 概率密度: 12=⎰⎰⎰dV Ψ粒子在整个空间出现的总概率等于 1 , 即: 2)标准化条件:单值、连续、有限一维情况: 1)(2=⎰+∞∞-dx x Ψ八、定态薛定谔方程1、定态:若粒子的势能 E P (x ) 与 t 无关,仅是坐标的函数, 微观粒子在各处出现的概率与时间无关2、一维定态薛定谔方程: 0)()()(=-+x E E 2m dx x d P 222ψψ九、氢原子,3,2,1,1)8(22204=⋅-=n nh me E n ε1、能量量子化和主量子数n 2、角动量量子化和角量子数l)1(2)1(+=+=l l h l l L π1,,3,2,1,0-=n l 3、角动量空间量子化和磁量子数m ll m m L l l z ±±±==,,2,1,0, 4、自旋角动量和自旋量子数 21,)1(=+=s s s S 21,±==s s z m m S十、原子的电子壳层结构1、原子中电子状态由四个量子数(n 、l 、m l 、 m s )决定用 K , L , M , N , O , P , …. 表示 2、原子的壳层结构主量子数 n 相同的电子属于同一壳层壳层n = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , …. 同一壳层中( n 相同),l 相同的电子组成同一分壳层 支壳层 用 s , p , d , f , … , 表示l = 0, 1 , 2 , 3 , … , n -13、原子的壳层结构中电子的填充原则1) 泡利不相容原理2) 能量最小原理。
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《量子力学》复习资料第一章 绪论1、经典物理学的困难:①黑体辐射;②光电效应;③氢原子线性光谱;④固体在低温下的比热。
2、★★★普朗克提出能量子假说:黑体只能以νh E =为能量单位不连续的发射和吸收辐射能量,⋯⋯==,3,2,1 n nh E n ν,能量的最小单元νh 称为能量子。
意义:解决了黑体辐射问题。
3、★★★(末考选择)爱因斯坦提出光量子假说:电磁辐射不仅在发射和吸收时以能量νh 的微粒形式出现,而且以这种形式在空间以光速c 传播,这种粒子叫做光量子,也叫光子。
意义:解释了光电效应。
【注】光电效应方程为0221W hv v m m e -= 4、★★★玻尔的三个基本假设:①定态假设:原子核外电子处在一些不连续的定常状态上,称为定态,而且这些定态相应的能量是分立的。
②跃迁假设:原子在与能级m E 和n E 相对应的两个定态之间跃迁时,将吸收或辐射频率为ν的光子,而且有m n E E hv -=.③角动量量子化假设:角动量必须是 的整数倍,即 ,3,2,1,==n n L意义:解决了氢原子光谱问题。
(末考选择)5、★★★玻尔理论后来也遇到了困难,为解决这些困难,德布罗意提出了微观粒子也具有波粒二象性的假说。
6、德布罗意公式:⇒⎪⎩⎪⎨⎧===k n h p h Eλν意义:将光的波动性和粒子性联系起来,两式的左端描述的是粒子性(能量和动量),右端描述的是波动性(频率和波长)。
7、(填空)德布罗意波长的计算:meUhmE h p h 22===λ 8、★★★康普顿散射实验的意义:证明了光具有粒子性。
(末考填空)同时也证实了普朗克和爱因斯坦理论的正确性。
9、★★★证实了电子具有波动性的典型实验:戴维孙-革末的电子衍射实验(也证实了德布罗意假说的正确性)、电子双缝衍射实验。
10、微观粒子的运动状态和经典粒子的运动状态的区别:(1)描述方式不同:微观粒子的运动状态用波函数描述,经典粒子的运动状态用坐标和动量描述;(2)遵循规律不同:微观粒子的运动遵循薛定谔方程,经典粒子的运动遵循牛顿第二定律。
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量子力学复习资料一、基本概念1、波粒二象性这是量子力学的核心概念之一。
它表明微观粒子既具有粒子的特性,如位置和动量,又具有波动的特性,如波长和频率。
例如,电子在某些实验中表现出粒子的行为,如碰撞和散射;而在另一些实验中,如双缝干涉实验,又表现出波动的行为。
2、量子态量子态是描述微观粒子状态的方式。
与经典物理学中可以精确确定粒子的位置和动量不同,在量子力学中,粒子的状态通常用波函数来描述。
波函数的平方表示在某个位置找到粒子的概率密度。
3、不确定性原理由海森堡提出,指出对于一个微观粒子,不能同时精确地确定其位置和动量,或者能量和时间。
即:\(\Delta x \cdot \Delta p \geq \frac{\hbar}{2}\),\(\Delta E \cdot \Delta t \geq \frac{\hbar}{2}\),其中\(\hbar\)是约化普朗克常数。
二、数学工具1、薛定谔方程这是量子力学中的基本方程,类似于经典力学中的牛顿运动方程。
对于一个质量为\(m\)、势能为\(V(x)\)的粒子,其薛定谔方程为:\(i\hbar\frac{\partial \Psi(x,t)}{\partial t} =\frac{\hbar^2}{2m}\frac{\partial^2 \Psi(x,t)}{\partial x^2} + V(x)\Psi(x,t)\)。
2、算符在量子力学中,物理量通常用算符来表示。
例如,位置算符\(\hat{x}\)、动量算符\(\hat{p}\)等。
算符作用在波函数上,得到相应物理量的可能取值。
三、常见量子力学系统1、一维无限深势阱粒子被限制在一个宽度为\(a\)的区域内,势能在区域内为零,在区域外为无穷大。
其能量本征值为\(E_n =\frac{n^2\pi^2\hbar^2}{2ma^2}\),对应的本征函数为\(\Psi_n(x) =\sqrt{\frac{2}{a}}\sin(\frac{n\pi x}{a})\)。
【高考物理必备知识】专题十 量子力学

必备知识一、原子核的组成1.αβγ、、射线射线种类组成贯穿本领电离作用αα射线粒子是氦原子核42He很小,一张薄纸就能挡住很强ββ射线粒子是高速电子流0-1e、很大,能穿过几毫米厚的铝板较弱γ射线波长很短的电磁波最大,能穿过几厘米厚的铅板很小2.三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较(1)在匀强磁场中,射线偏转半径较大,射线偏转半径较小,射线不偏转,如图所示。
αβγ(2)在匀强电场中,射线偏离较小,αβγ射线偏离较大,射线不偏离,如图所示。
二、原子核的衰变1.原子核的组成:原子核是由质子、中子构成的,质子带正电,中子不带电。
2.衰变定义:原子核放出粒子或粒子,则核电荷数变了,变成另一种原子核,这种变化称为原子核的αβ衰变。
3.原子核的衰变衰变类型αβ衰变衰变衰变方程A Z X→A-4Z-2Y+42He A Z X→ A Z+1Y+0-1e衰变实质2 2个质子和个中子结合成一整体射出核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子211H2+10n→42He 10n→11H+0-1e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒4.衰变规律:原子核发生衰变时,遵循三个守恒定律(1)衰变前后的电荷数守恒。
(2)质量数守恒。
专题十:量子力学(3)动量守恒。
5.确定原子核衰变次数的方法与技巧(1)方法:设放射性元素A Z X 经过次次衰变后,变成稳定的新元素n α衰变和m βA ′Z ′Y ,则衰变方程为:A Z X→A ′Z ′Y +n 42He +m-1e ,根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程:A A n Z =′+4,=+-Z ′2n m .以上两式联立解得:=n A A -′4,=m A A -′2+-。
由此可见,确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程Z ′Z 组。
(2)技巧:为了确定衰变次数,一般先由质量数的改变确定衰变的次数α(这是因为衰变的次数多少对质量β 数没有影响),然后根据衰变规律确定衰变的次数。
β6.半衰期(1)定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
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大学量子力学主要知识点复习资料,填空及问答部分1能量量子化辐射黑体中分子和原子的振动可视为线性谐振子,这些线性谐振子可以发射和吸收辐射能。
这些谐振子只能处于某些分立的状态,在这些状态下,谐振子的能量不能取任意值,只能是某一最小能量ε 的整数倍εεεεεn ,,4,3,2,⋅⋅⋅ 对频率为ν 的谐振子, 最小能量ε为: νh =ε2.波粒二象性波粒二象性(wave-particle duality )是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。
波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。
在经典力学中,研究对象总是被明确区分为两类:波和粒子。
前者的典型例子是光,后者则组成了我们常说的“物质”。
1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。
1924年,德布罗意提出“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。
根据这一假说,电子也会具有干涉和衍射等波动现象,这被后来的电子衍射试验所证实。
德布罗意公式h νmc E ==2λhm p ==v3.波函数及其物理意义在量子力学中,引入一个物理量:波函数 ,来描述粒子所具有的波粒二象性。
波函数满足薛定格波动方程0),()](2[),(22=-∇+∂∂t r r V mt r t i ρρηρηψψ 粒子的波动性可以用波函数来表示,其中,振幅表示波动在空间一点(x ,y,z )上的强弱。
所以,应该表示 粒子出现在点(x,y,z )附件的概率大小的一个量。
从这个意义出发,可将粒子的波函数称为概率波。
自由粒子的波函数)](exp[Et r p i A k -⋅=ψ=ψρρη波函数的性质:可积性,归一化,单值性,连续性 4. 波函数的归一化及其物理意义常数因子不确定性设C 是一个常数,则 和 对粒子在点(x,y,z )附件出现概率的描述是相同的。
相位不定性如果常数 ,则 和 对粒子在点(x,y,z )附件出现概率的描述是相同的。
表示粒子出现在点(x,y,z )附近的概率。
表示点(x,y,z )处的体积元 中找到粒子的概率。
这就是波函数的统计诠释。
自然要求该粒子在空间各点概率之总和为1必然有以下归一化条件 5. 力学量的平均值2|(,,)|x y z ψ2|(,,)|x y z x y z ψ∆∆∆x y z τ∆=∆∆∆2|(,,)|1x y z dxdydz ψ∞=⎰(,,)x y z ψ(,,)c x y z ψαi e C =(,,)i e x y z αψ(,,)x y z ψ既然表示 粒子出现在点 附件的概率,那么粒子坐标的平均值,例如x 的平均值x __,由概率论,有又如,势能V 是 r ρ的函数:)(r V ρ,其平均值由概率论,可表示为⎰+∞∞-=r d r r V r V 3*)()()(ρρρψψ⎰+∞∞-=rd r r V r V 3*)()()(ρρρψψ再如,动量 的平均值为: 为什么不能写成因为x 完全确定时p 完全不确定,x 点处的动量没有意义。
能否用以坐标为自变量的波函数计算动量的平均值? 可以,但需要表示为p __r d r pr ⎰+∞∞-=3*)(ˆ)(ρρρψψ其中 为动量 的算符 6.算符量子力学中的算符表示对波函数(量子态)的一种运算如动量算符∇-≡ηϖi pˆ 能量算符Eti E ˆ≡∂∂=η动能算符222ˆ∇-=mT η动能平均值r d r T r T ⎰+∞∞-=3*)(ˆ)(ρρψψ 角动量算符pr l ˆˆρρρ⨯= 角动量平均值r d r l r l ⎰+∞∞-=3*)(ˆ)(ρρρψψ薛定谔方程),()],(2[),(22t r t r V mt r t i ρρηρηψψ+∇-=∂∂算符,被称为哈密顿算符,7.定态数学中,形如 的方程,称为本征方程。
其中方程 称为能量本征方程, 被称为能量本征函数, E 被称为能量本征值。
当E 为确定值,),(t r ρψ=)(r E ρψ)exp(Et iη-拨函数所描述的状态称为定态,处22|()||(,,)|r x y z ψψ=r),,(z y x r =ρ23*3|()|()(),x r xd r r x r d r ψψψ+∞+∞-∞-∞==⎰⎰r r r3d r dxdydz=*3()(),p p p p d p ϕϕ+∞-∞=⎰r rr⎰+∞∞-=rd r r p r p 3*)()()(ρρρψψ∇-≡ηϖi p ˆp ϖˆAf af=ˆA →算符,f →本征函数,a →本征值22ˆ()2H V r m =-∇+h r 22ˆ[()]()()()()2E E E E V r r E r H r E r mψψψψ-∇+=→=h r r r r r )(r E ρψ于定态下的粒子有以下特征:粒子的空间概率密度不随时间改变,任何不显含t 的力学量的平均值不随时间改变,他们的测值概率分布也不随时间改变。
8.量子态叠加原理但一般情况下,粒子并不只是完全处于其中的某一本征态,而是以某种概率处于其中的某一本征态。
换句话说,粒子的状态是所有这些分立状态的叠加,即)()(x c x n nn ψψ∑=,具有),(中发现粒子处于态)(表示在态||2x x c n n ψψ的概率能量n E9. 宇称若势函数V (x )=V (-x ),若)(x ψ是能量本征方程对于能量本征值E 的解,则)(x -ψ也是能量本征方程对于能量本征值E 的解具有确定的宇称。
无简并,则若的解,如果能量本征值是能量本征方程对应于设)()(),()()(x x x V x V Ex ψψψ-=10.束缚态通常把在无限远处为零的波函数所描写的状态称为束缚态 11. 一维谐振子的能量本征值12. 隧穿效应量子隧穿效应为一种量子特性,是如电子等微观粒子能够穿过比它们能量大的势垒的现象。
这是因为根据量子力学,微观粒子具有波的性质,而有不为零的概率穿过位势障壁。
又称隧穿效应,势垒贯穿。
按照经典理论,总能量低于势垒是不能实现反应的。
但依量子力学观点,无论粒子能量是否高于势垒,都不能肯定粒子是否能越过势垒,只能说出粒子越过势垒概率的大小。
它取决于势垒高度、宽度及粒子本身的能量。
能量高于势垒的、运动方向适宜的未必一定反应,只能说反应概率较大。
而能量低于势垒的仍有一定概率实现反应,即可能有一部分粒子(代表点)穿越势垒(也称势垒穿透barrier penetration),好像从大山隧道通过一般。
这就是隧道效应。
例如H+H2低温下反应,其隧道效应就较突出。
13. 算符对易式一般说来,算符之积不满足交换律,即 ,由此导致量子力学中的一个基:()()()()()()()()()cos()cos()cos()sin()sin()sin()P P x x P x x x P x x x x P x x x P x x x ψψψψψψψψψ=-=-==-=-→=-=→=-=-定义空间反演算符为如果或,称具有确定的偶宇称或奇宇称,如偶宇称奇宇称注意:一般的函数没有确定的宇称.,2,1,0,)2/1(⋅⋅⋅=+==n n E E n ωηA B B A ˆˆˆˆ≠本问题:对易关系 对易式 ,通常 坐标对易关系角动量的对易式,0]ˆ,ˆ[,ˆ]ˆ,ˆ[,ˆ]ˆ,ˆ[,ˆ]ˆ,ˆ[,0]ˆ,ˆ[,ˆ]ˆ,ˆ[,ˆ]ˆ,ˆ[,ˆ]ˆ,ˆ[,0]ˆ,ˆ[,0],ˆ[,],ˆ[,],ˆ[,],ˆ[,0],ˆ[,],ˆ[,],ˆ[,],ˆ[,0],ˆ[=-====-=-====-====-=-===z yx y z y x z x z y y y z x y y z x z y x x x y z z y y y x x x p l p i p l p i p l p i p l p l p i p l p i p l p i p l p l z l x i y l y i x l x i z l y l z i x l y i z l z i y l x l ηηηηηηηηηηηηyx z x z y z y x zz y y x x l i l l l i l l l i l l l l l l l l ˆ]ˆ,ˆ[,ˆ]ˆ,ˆ[,ˆ]ˆ,ˆ[,0]ˆ,ˆ[,0]ˆ,ˆ[,0]ˆ,ˆ[ηηη======14.厄密算符平均值的性质,ˆ~ˆˆ,ˆ*的厄密共轭算符称为的共轭转置算符则A A A A ∀。
=即记为*~ˆˆ,ˆA A A ++先转置,再共轭。
**ˆ~ˆψτϕϕτψA d A d ⎰⎰= 体系的任何状态下,其厄密算符的平均值必为实数,在任何状态下平均值为实的算符必为厄米算符,实验上可观测量相应的算符必须是厄米算符。
厄密算符的属于不同本征值的本征函数彼此正交。
15. 量子力学关于算符的基本假设1、微观粒子的状态由波函数 描写。
2、波函数的模方 表示 t 时刻粒子出现在空间点(x,y,z )的概率。
3、力学量用算符表示。
4、波函数的运动满足薛定格方程 A B B A B A B A ˆˆˆˆ]ˆ,ˆ[,ˆˆ-≡∀设和0]ˆ,ˆ[≠B A ⎩⎨⎧≠===βαβαδααββ,0,]ˆ,[ηηi i p z y x ,,,=βα0]ˆ,ˆ[,0]ˆ,ˆ[,0]ˆ,ˆ[,ˆˆˆˆ2222222===++=z y x z y x l l l l l l l l l l 有令),(t r ρψψ=2|),(|t r ρψ2222ˆ(,)()(,)(,),2ˆ(,)2i r t V r t H r t t mHV r t mψψψ∂=-∇+=∂=-∇+→h r r r h h r哈密顿算符16. 算符的本征方程,本征值与本征函数数学中,形如 的方程,称为本征方程。
其中3*其中,,)(均可展开如下:状态完备态矢,系统的任何能构成一组正交归一都是不简并的,则,果的本征态与本征值,如ˆ是算符和dr a a x A A A n n n nn n n n n ⎰∑==∀ψψψψψψψ17. 不确定度关系的严格表达18. 两个算符有共同本征态的条件两个算符对易,即0]ˆ,ˆ[=B A19. 力学量完全集若算符的本征值是简并的,仅由其本征值无法惟一地确定其本征态。
若要惟一地确定其本征态,必须再加上另一些与之对易的算符的本征值才可。
例如,仅由 的本征值不能确定体系状态,必再加上的本征值才能确定体系状态。
这样,为了完全确定一个体系的状态,我们定义力学量完全集。
定义:如果有一组彼此独立而且相互对易的厄米算符 ,它们只有一组共同完备本征函数集,记为,可以表示一组量子数,给定一组量子数后,就完全确定了体系的一个可能状态,则称为体系的一组力学量完全集。
20. 力学量完全集共同本征态的性质ˆAf af=ˆA →算符,f →本征函数,a →本征值ˆ,ˆˆˆn n nn n AA A n A A A A A A ψψψψψψ==)满足的和不止一组可能有组,因此此式称为的本征方程,称为的一个本征值,称为的一个本征态。