好,那我们今天来介绍一下我们量子学里面,我们所接触的第一个也是最简单的一个理想模型啊,一维无线身方式景。
啊,那么什么叫一维无线生方式景呢?首先它只有一个维度啊,只有一个X维度啊,这是个右问题。然后它是无限深的,什么意思啊?就是构造这样的一个市景,它在零到A这样的一个区域内,它的位士是零,然后呢在其他的地方都是无限高的啊。好,所以这就好像一个井一样对吧?然后这个井的深度是无穷大。
好,所以如果存在粒子的话,它是不是就只能在零到A的这样一些防围内运动,对吧?它不可能跑到势能无穷大的地方去啊,因为E等于动能加势能,你跑到势能无穷大的地方去了,那么你就需要具有一个无穷大的能量啊,那么这是不可能的对吧?好,我们的粒子都是具有有限的能量的。
好,那么我们从哪里着手呢?
如果是在牛顿力学里面,我们要干嘛?我们要建立一个缩力分析对吧?去解这个牛二方程分析力学呢两种方法啊,两种体系对吧?你要么去列这个拉格劳人方程,你要么去列这个ha密顿方程对吧?
好,那么在量子力学里面我们应该列什么?列了个shoul方程对吧?好,所以我们可以看到我们的位士它是不含时间的,所以这是一个定态问题对吧?所以我们可以去列出这样的一个定态的shoulding reation对吧?那么它长这个样子。
#c 区异
好,那么我们可以看到我们的卫士在不同的区间里面是不一样的,对吧?所以我们的这样的一个定态shoulequation,它在不同的区域里面也是不一样的。
好,那么首先我们来看一下,在无穷大的区间里面,那么我们是不需要去解这个方程的对吧?因为我们知道粒子不可能存在于这些空间里面,所以它的一个不函数就直接是零对吧?好,所以这是它的一部分解在这个区域内的解对吧?
#c 过渡
好,然后呢在零到A区间里面,我的位氏是零对吧,所以我把零带进去,那么我就会得到这样的一个方程。那么这个方程我可以把这个负H18方比上一个二缪,把它移到右边去啊,那么就得到一个斐的二阶导,等于1个常数乘以five对吧?
好,所以这是一个什么东西啊?这是一个二阶常系数线性微分方程,对吧?那么这个方程的解我们在高数里面就学过,它应该长什么样子。F它的二级导等于K F啊,那么F等于F X啊,那么它的解长什么样子?首先它有两个特解对吧?一个特解是E根号K X一个呢E负根号K X对吧?所以通解就是他们的特解的新型叠加对吧?所以它的通解应该长什么样子?F X等于A倍的E根号K X加上一个B倍的E负根号K X对吧?啊,那么这是告德数学告诉我的事情啊,
所以那么这里的话我们也是一样的啊,那么这一坨常数看起来太麻烦了,所以我直接令它为负的K方可以吧啊然后K等于这样一些东西,
于是这个方程就我们刚刚讲的它的一个通解长什么样子啊?应该等于根号负K方啊,E根号负K方,然后X加上一个E负的根号负K方X对吧?啊,然后把它们先性叠加起来,那么这个就是我的一个通解形式啊。
好,那么根号负K方等于什么?等于I倍的根号K方对吧?我可以把这个负一把它提前取一个平方根,把它提出去,那么负一的平方根就是I对吧?好,所以等于I K啊,那么这部分等于I K X这一部分呢不就是负的I K X嘛,对吧?好,所以它的通解长这个样子啊,那么这个就是我们的定态不函数的空间部分。
好,那么大家看一下这个解长得像什么呀?我们看这它的特写哈,E I K X它像一个什么东西?如果我们把K当做是波使的话,哎,那么它是不是就是一个行波的空间部分,对吧?因为我们在力学里面的波动学里面学过,我们的一个行波它长什么样子?我们的行波它长的是斐等于E I K X减欧米伽T对吧?啊,好,所以实际上啊这个东西它就是一个向右运动的行波的空间部分,对吧?那么这个呢它就是向左运动的行波的空间部分,对不对啊?
那么这个K啊实际上它就是波时好好,所以这个通解实际上就是两个不同方向的行波,它的一个线性组合对吧?但是我考虑到一个问题,就是我现在我的考虑的运动范围它是有限的,是零到A上,它不可能跑到0的左边去,也不可能跑到A的右边去,
它是在一个有限的范围内运动,对吧?但是我们知道行波一般不会在一个有限的范围内运动,
它会一直跑到无穷远处去,对吧?那么什么波是被局限在一定的区域内的呀?助波。对吧好,
那么我们在力学的波动学里面学过助波一般用三角函数来描述,对吧?
所以我现在迫切的想把这个东西把它变成是一个三角函数的形式,我应该怎么办啊?那么这个实际上非常简单对吧?我们用only莱公式就可以了嘛。因为我们现在已经有一个一K X等于cos K X加I sk x嘛,这是欧拉公式嘛,对吧?
那么有了奥拉公式,我们可以把这个E的虚指数的形式把它变成是三角函数啊,那么这个很简单对吧?好,那么E负I K X呢,它就等于cosine K X减掉I sk x对吧?好,
然后把这个系数把它写上去啊,那么I K X的系数是A负I K X的系数是B对吧?A B括号括起来。好,然后把它们俩加起来,就是我的这个解的形式对吧?好,所以他们相加。首先我们看cosine x他们前面的修是A加B啊,那么有个A加b cos K X然后呢sine前面的系数是I A减I B对吧?所以是I A减I B好,那么我们观察一下这个形式的解它前面的系数A加B和I A减I B那么A B是什么东西啊?是任意的叠加系数或者叫组合系数对吧?所谓任意的就是它取什么值,我现在还没有确定,所以大家想一想哈,我现在两个没有确定的值加起来以后,是不是它是一个没有确定的值,对吧?两个任意常数加起来以后还是一个任意常数,两个任意常数乘以个I的相减呢,仍然是一个任意常数对吧?
好,所以A加B和I A减I B与这个A与B对我来言是不是等价二的?他们的地位是相同的啊,都不过是一个我没有确定的任意常数而已,对吧?好,所以啊我可以新建一个A加B等于C然后按A减I B等于D啊,C和D现在是一个未确定的任意常数,这可以吧?对吧?C和D的地位和A和B的地位就是相同的啊。好,
那么这样一来我们就可以令斐X等于C倍的cosine K X加D倍的sine K X啊,那么这个就是一个助波形式的解啊,那么这个我们称为助波解。
好,那么现在啊有了这个解以后,我怎么去确定这个任意常数以及这个boss k啊?
#c 回顾
哎我们讲过我们在高等数学以及数理方法里面都讲过,对吧?像这样的微分方程我们解出来以后一定会有未知常数。那么这个未知常数我们怎么解?用边界条件啊或者初始条件去解对吧?好,那么这是高数和数理方法告诉我的事情,对吧?
#c 说明
所以我们现在的任务就是去解呃去找这个边界条件,然后呢去确定下来这个系数啊,
那么在数学上我是找不出来这个边界条件的对吧?因为好像没有任何事情去约束我的这样的一个波,但是呢在物理上我们可以去找一找啊。
#c 考虑
好,那么我们考虑到波函素它的一些物理要求。
首先波函数必须出出单值,这个很好理解,为什么呢?因为不函数的模平方等于概率密度,对吧?那么你在同一个点是不可能有两个概率密度的对吧?不然的话我现在问你,你在这个点去找概率子,它的概率概率密度是多少啊?你不能个可能是A也可能是B啊,这是不可能的。你一定有个确定的概率密度对吧?好,所以你高的密度是唯一的,那么你不含数就必须也是唯一的啊,当然这里我们没有考虑相因子啊,因为相因子本来就呃它整体的相应子本来就没有物理意,对吧?好,所以在同一点只能有一个不函数的值。
好,所以它的单值性就导致了连续性,为什么呢?因为如果我的不函数不连续的话啊,比如说它这里它断掉了,它有一个月变好。那么我考虑这个点处的波函数,它是不是就有两个取值啊,那么这就违背了单直径对吧?所以它必须是连续的。
好,然后第二件事情就是波函数的导数啊,一阶导数在非起点处是连续的啊,那么什么叫奇异点呢?就是奇点。奇点它就是有一个无穷大的值啊,就是该处的函数有一个无穷大的值,那么这个叫奇点啊,
为什么呢?大家想一想啊,因为我的订单方程告诉我这样的件事情。我的订单方程跟我讲,我的不函数的二阶导加上一个势能,然后呢等于E乘以这个不函数。好,那么首先我的不函数必须是有界的对吧?因为不函数如果它是无穷大的话,那么会导致一件什么事情?在该点处找到粒子的概率密度就是无穷大的啊,因为无穷大的摩平方还是无穷大嘛,对吧?所以你不可能在一个点处找到粒子的概率密度是无穷大,这是非物理的对吧?所以不函数需要是有界的啊,然后能量也必须是有界的。好,所以如果这个势能它也是有界的啊,也就是它不是无穷大的话,那么就会导致一件什么事情?就会导致我的不函数的二阶导它是有界的啊。那么二阶导有界是不是就意味着一阶岛连续?大家想一想啊,因为一阶导如果它不连续的话,就它就会有个跳变,那么在跳变处我的二阶导就是无穷大,对吧?好,所以如果我的二阶导它不是无穷大的话,那么我的一阶导就是连续的对吧?所以只要我的势能它是有界的,那么我拨函数的二阶导就是有界的。那么二阶导有界,一阶导就连续对吧?啊,那么这是在非起点的情况下,如果是奇异点呢?奇异点我们刚刚讲了对吧?该处的X 0啊,我是X零是七点,那么它就在该处的一个势能叫做无穷大,对吧?那么势能是无穷大,二阶导就必须是无穷大。那么二阶导无穷大的话,一阶导就可以不连续了啊,它就可以有个跳变对吧?好,所以这是波函数一级导啊它的一个性质。
好,然后第三个性质啊,波函数它必须是有界的啊,我们刚刚讲的啊,
#c 顺序
实际上这两个性质应该颠倒一下顺序,它应该在前面啊ya。
#c 步骤
好,所以我们拿这些边界条件来套入我们的这样的一个形式解。
好,那么有不函数的连续性,那么首先它在这一处它要连续啊,在这一处也要连续,对吧?
好,然后呢不函数的异阶导数的连续性呢不需要考虑对吧?因为它在这个地方是一个起点啊,甚的是无松大啊,这个地方呢也是一个奇异点对吧?所以它的不函数的异阶导数不需要连续啊。好,那么我们就只根据不函数本身的连续性条件啊,那么five 0负等于five 0正啊,fine 0的2边它必须连续对吧?然后fine a负等于fine a正在A的两边它也必须连续。
好,所以第一条性质导致什么事情?导致这个带零啊带零进去,那么00它应该等于什么?等于0对吧?因为斐零负等于0,因为这是在负务相大达到0的区间里面啊,它本来就是零,对不对?好,所以我们看一下哈,cos 0等于1,所以C一加上一个D 3 ine 0,D 3 ine 0本身就是零啊,加零等于0,所以C 等于0对吧?
好,所以这是第一个变条件告诉我的事情。那么第二个边辑条件呢,是不是告诉我这个因为C 等于0了哈,这下没有了啊,D倍的sin K A等于什么?等于发A正,发A正,那么在A的右边拨号数也是0,对吧?等于0。好,所以D倍的sine K A 等于0。
现在两种情况,这个等于0是不是两种情况?首先D 等于0,然后呢sin K A 等于0,这两种情况都可以对吧?但是呢物理上我们只允许有一种情况,为什么?因为如果连D也等于0的话,我看一下我的解就长什么样子。C 等于0,D 等于0,那么整体上通通都是零啊,那么不函数等于0,饱受等零什么意思?没有粒子啊,那么这个波函数它是不可归一化的啊,因为它处处为零啊,所以这是一个trivi的一个解,我们就不能接受它啊,在物理上不能接受它啊,所以只能是什么sk a 等于0啊,
那么sin k 等于0是什么情况呢?我们来看一下哈,这是三音X的图像啊,它在什么情况下等于0?它在这个这是拍这是二拍、三拍、四拍啊,它在横坐标取N拍的时候等于0,对吧?所以K A等于N派啊,那么A是事件的宽度,它是个常数对吧?所以我们就得到K等于N派比A对不对?
好,于是这样一来我们就把K给定下来了。唉,然后我们刚刚讲的K是什么?K是波时,那么波时是个能量挂钩的啊,因为这是我们设的K 等于2缪欧E比H八方开根号对吧?那么反过来E就等于什么?E就等于呃H 8方K然后2米起平方啊,K方然后2谬对吧?好,所以K定下来了,那么能量就定下来了啊,
我们来看一下能量应等什么东西,那么能量就我们刚刚讲的它的什么H 8方K方比2缪对吧?我们把这个K带进去,那么就等于N方派方,H 8方比2缪UA方对不对?好,所以这样一来我们就把能量给确定了啊,
那么注意一下这个能量是怎样的,它是分立的对吧?N取不同的值,能量就取不同的值。然后呢N我们刚刚讲的它是这什么?这是拍的整数倍,所以N是个整数啊,N 等于1234一直到无穷大对吧?好,
#c 设问
那么我想问一下这里N为什么不能取零啊?照理来讲的话,N取零也是整数啊啊,那么还是一样的哈。
因为这里我的解释是什么?已经是D K X了对吧?方X等于这个东西了。如果你现在令K 等于0的话,那么它就得到一个sin ine 0等于0,恒等于0对吧?所以我的不函数又恒等于0了,它又是一个tri的解对吧?所以N不能等于0啊,
N从一开始取,所以我的能量首先它是分立的啊,因为N是分离的对吧?然后其次它的最小值不是0。那么它的最小值不能为零,也体现了不确定性原理,对吧?因为我们之前讲的,我们不能同时去确定一个粒子的位置和它的动量。一旦这个粒子它的能量为零了,是不是就意味着它静止不动了?那么静止不动以后,我就知道它的位置的具体位置停在哪里,对吧?然后呢它静止不动,那么它的动量也是零啊,那么我就同时确定它的位置和动量啊,那么这是做不到的对吧?
好好,那么我们定义这个系统它所具有的最小的能量为基碳能量啊,然后呢往上依次是第一阶发碳,第二个阶发碳啊,所以基碳对应的N等于几啊?N 等于1啊,N 等于1是基碳,然后呢第一阶发碳呢就是N 等于2嘛,因为N 等于2除了一以外最小的了嘛,对吧?然后呢第二阶帕碳呢,第二阶帕碳N 等于3。
好,那么讲完了这个能量,我们再来讲一下这个波荷数啊。那么波荷数也是一样的,因为我们刚刚已经解出来了,它的波函数等于什么?D倍的sin K X对吧?
好,现在呢K我们已经定下来了,K等于什么?等于N派比A所以我们把K等于N派比A把它带进去啊,那么这个就是一个不函数啊,这就是定态不函数的空间部分。
#c 常数
好,所以现在还有一个常数D没有确定这个怎么办啊,那么这个非常简单,D实践上就是一个归一化常数而已,对吧?归一化常数啊,
那么我们尝试把这个东西进行一个规划,那么这个非常简单,我们来做一下哈规划。就是它的全国间段的积分应该等于1对吧?然后我们现在知道它仅在零到A上有函数值,对吧?因为在负收大到0以及零到正无相大呃以及A到正无相大上都是零,对不对?好,所以其他地方我们不需要考虑啊,只有在这个有限的区间里面进行积分就可以了。
好,那么这个积分我们首先把D把它提前取一个模型方,把它拿出去啊,然后里面变成了一个三角函数的模平方。那么三角函数是实函数,所以模平方就等于平方,对不对?好,那么这个怎么记呢?我们把它进行一个降幂公式啊,等于D的木平方零到A那么焦密公式变成什么?变成一个2分之1倍的这个一减cos 2M派X比A D X对吧?
好,那么这个2分之1它在零到A上的一个定积分,这个非常简单,就等于什么?就等于2分之A对吧?所以等于D的模平方二分之A减掉一个零到A上的一个cos 2M派X比A D X那么这个积分一看就是零,为什么?因为它的周期是多少呀?我们算一下哈,三角恒升周期非常简单对吧?我们拿2拍去除上前面的原频率就可以了,原频率是多少?原频率就是X前面的系数嘛,2N拍比A这是它的原频率对吧?那么这样一除以后,把这个分母的分母放放到上面去啊,然后二拍二拍销量对吧?得到一个A比N这才是周期,对不对?
好,所以现在我的积分区间是多少?是零到A所以这个积分区间是它的周期的整数倍啊,那么三角函数在周期的整数倍上的积分是零啊,这是一个很常用的一个结论。因为你把它积分积上去以后,就是一个原函数在整数倍的周期上面的一个差值,对吧?那么原函数隔了它自己的整数倍周期还是一样的,所以边界项一解就没有了,消失了啊,所以这项就没有了。
啊,得到一个这个东西等于1对吧?好,所以D的模平方等于A分之2,那么D应该等于根号A分之2,再乘以一个任意的相因子对吧?但是不函数整体的相因子它没有意义,所以我可以令它为一啊,你当然也可以不令它为一,你另一些奇怪的相相位都可以啊。但是这里为了方便其见的话,我们取D等于根号下A分之2啊好。
于是我就得到我的拨函数啊,它的空间部分应该等于根号下A分之2 sine m派X比A好,注意这个是空间部分。那么完整的不函数应该长什么样子?应该把它的时间部分把它乘上去啊,这它的时间因子。好,那么这里的E N是这里的一N啊,对吧?因为这个一N我们是算过的。好,所以这样一来的话,我们就把一为无限制方式,锦里面的定态波函数把它求出来了啊。
好,然后我们来讲一下一维无限制方程锦它的一些性质。
那么首先能量的本质函数是分立的对吧?因为N是分立的啊,所以它会有P3132普三三啊,一直到普三无穷大啊。
好,然后呢它们是正交过一的,因为这个非常简单,为什么呀?因为它们是什么?它们是哈姆的量的本质函数,哈姆的量是一个厄命三弗,那么厄命3弗的本真函数是具有正交归一性的对吧?好,那么他们的证间微信由这个来描述啊,那么他们之间撞起来做个内积应该得到一个chronic的函数,因为它们是分立的嘛,对吧?
好,然后第二点,能量的本能函数是完备的啊,那么这个也是因为它是哈的量的一个本能函数啊,那么二名三符的本能函数是完备的啊,所以零到A上的任意函数都可以用G展开啊。那么这个比如说如果普是一个任意的函数的话,我们就可以插入一组能量的一个还能算符,用它的本质函数去构成一个恒等向符,然后呢去展开这个塞对吧?
好,那么这里内积是个数啊,那么这个东西实际上就是展开系数C N对吧?好,所以我们我们可以把它写成这个样子啊,那么这个是ta矢量的形式,如果你想把它写成不函数的形式怎么办啊?使它进入具体的表象啊,那么我们就两边组成一个X左使嘛,对吧?那么这样一来的话,我们就会得到不函数的关系啊。3T等于0等于西ma n cn然后这是斐N X啊,对吧?因为这个就是它嘛这个就是它嘛,对吧?因为我们讲过不函数,它不过是态矢量在具体表下的一个展开系数啊,这个不要忘记。
好,然后第三个性质就是它的量,它的一个本能态所构成的这样的一个hu的空间,它的维数是无穷大对吧?因为我们刚刚讲的这个N它可以从一去到无穷大啊,所以这个hub的空间的维数就是无穷大啊。
然后第四件事情,本真函数它关于市井的中心是不是奇偶交替的呀,那么这个什么意思呢?我可以看一下哈,我们不是解出来了我的能量的本质函数或者叫定态不函数,它的空间部分长什么样子。首先是一个规划系数啊,这个我们不管sign n派X比A对吧?好,我们来看一下哈,如果我们把这个电代波函数,把它画在我们的零到A的区线里面,那么应该是怎样的啊?斐N X等于sin啊,根号根号下A分之2啊,sin n派X B A好,那么当N取一的时候,它就是sin派X比A那么这个函数的周期是多少?是2A对吧?所以它应该换成这个样子对不对?好,所以它关于市景的中心二分之A处啊,那么这里是没有的哈,就就这里有啊,是不是一个偶函数啊,对吧?好,那么这是N等于等于1的时候,那么N 等于2的时候呢,它的周期变成多少了?It a了对吧?所以这个时候他怎么画?这样画对吧?所以它高于二分之A是不是一个奇函数了,对吧?好,那么当N 等于3的时候,它的周期变成多少了?变成3分之2A了对吧?所以那么它的函数就已经长函数线就已经长这个样子。对不对?好,所以它关于函式井的中心是不是个偶函数啊,对吧?所以这个叫奇偶交替啊。
好,那后我们再来看一下后面的性质啊。那么奇态无节点,节点就是波函数的零点啊,因为我们可以看到基态长什么样子啊,这是零,这是A啊,其他不函数长这个样子。那么在零到A这样的一个开区键里面是没有零点的啊,它只有在端点上才有零点,对不对?好,那么当这个N 等于2的时候呢,我们讲过它的图像长成这个样子,对吧?所以它的零到A上有一个节点啊,然后第二阶不看N 等于3的时候呢,它的函数图像长这个样子啊,那么有两个节点啊,那么这个叫波函数的节点定理啊,基蛋是没有节点的,第一阶拍态有一个节点,第二接拍态有两个节点,那么第几阶拍态就有几个节点啊。那么这里注意第几接帕态和N等于几,这个是不一样的哈啊第一节帕态N 等于2哈,这个切记好,
然后一为无限生方式井,它是没有减并的,什么意思呢?每一个能量都只对应一个不函数,对吧?这个我们可以很轻松的看出来,因为每一个N都只对应了一个E N然后呢每一个N也只对应了一个phn对吧?所以E N和phn他们就是一一对应的。啊,好,那么我们后面实际上会证明所有的一为束缚态问题,它都没有减并。啊,那么什么叫束缚态呢?意思就是粒子被限制在一定的区域内运动啊,而不能跑到无穷远处去了。这样一种状态叫做束缚态啊,那么这个因为无限时放射镜它很显然是一个典型的束缚台,对吧?因为它只能在零到A上运动,不能跑到无穷远。
好,然后我们再来看一下这个第七和第八个性质啊,那么这两个性质实际上讲的是一类的事情啊。好,我们首先看一下这个能量它的形式长什么样子啊,那么这个比较简单啊,E N等于M方派I方H 8方比上一个2 ma方对吧?
好,然后呢我随着质量和市井宽度A它的一个增大,那么我的整体的能级是不是每一个都要减小,对吧?好,那么我相邻的能级差是不是就越来越小啊,对不对啊?所以当我的质量和事情宽度非常大的时候,那么我每一个相邻能级之间的能级差就趋近为零了,对吧?那么这个时候我是不是就趋向于连续分布了,对吧?因为它本来之间每一个能级之间有能级差嘛,现在我的能级差趋向于零了,相当于我每一个能级都挨到一起去了嘛,对吧?所以那么这个时候就会趋向于是一个连续分布。那么连续分布就对应着经典情况啊,那么这个跟我们之前讲的波尔的对应原理就连接到一块去了啊,世界线收数了当我研究的对象它越趋向于宏观的时候,那么我所研究的系统,它所遵循的规律就应该越趋向于经典力学,对吧?
好,然后第八个性质啊,我们考虑一下我们的能级间隔,它随着N的变化啊,那么当好,那我们再来看一下这个第八个性质啊,我们去考虑一下这个能级的相对间隔。什么叫相对间隔?就是相邻的能级差啊,它与该能级的一个比值,这个叫相对间隔啊,它随着N的一个变化啊。好,那么delta E N等于什么东西呢?等于1N加一减了一个一N啊,这是相邻的能级间隔对吧?好,所以1N加一等于什么?这里N取N加一啊,N加一的平方,然后一N呢这就是取N的平方啊,所以他们一减就是实际上就是分子上面的N加一的平方跟N的平方相减对吧?好,所以N加一的平方减了一个N的平方,应该等于2N加一对吧?好,那么这个一相对于这个N来讲的话,当N非常大的时候已经是一个无穷小量了。所以这个一我们就不考虑了啊,我们就只看这个2M好,那么这个2N跟那个分母上面的N的平方一比以后,剩下来一个什么?剩下来一个N分之2啊,然后其他东西都是一样的。拍的平方H 8平方比上一个2MA的平方,比上一个2MA的平方对吧?所以这个东西在N很大的时候,它就应该趋向于一个N分之2,对吧?那么当N趋向于无穷大的时候呢,那么这个东西就趋向于零了,对吧?好,那么相邻的能级它的一个相对间隔趋向于零意味着什么呀?是不是就意味着它们之间已经趋向于一个连续分布了,它们挨到一起去了对吧?它们的间隔相当于它们的绝对值而言,已经是一个无穷小量了,对不对?好,所以那么当N趋势线无从大的时候,能量也是趋向于连续变化的啊,那么这个也是遵循了波尔的对应原理。
好,那么一维无线程方程景我们到这里就讲完了,我们再来讲一下这个三维的无线程方程景啊。那么这个这跟一维的实际上是类似的哈。
好,就是说把粒子束缚在X在零到A Y在零到B Z在零到C的这样的一个立方盒子里面啊,盒子外面的势能都是无穷大,那么这个叫三维无限制放射啊。好,那么这样一来的话,我们要去列三文情况下的一个shoreation,我们就要给出三维情况下的一个动量算符啊,那么这个比较简单啊,因为我们知道一维情况下的动量算符长什么样子。P X等于负IH18 partial partial x py 等于-2H 8PaaS PaaS y pz 等于-2H 8 plus plus z对吧?好,那么总的动量应该等于什么?总断这应该是个矢量了哈,因为它现在是三维的情况了,对吧?好,所以那么它应该等于px乘以X方向的单位矢量,加上一个py乘以Y方向的单位矢量,加上一个pz乘以Z方向的单位矢量对吧?好,那么它就等于什么?等于负IH1半,E X partial partial x加E Y partial partial y加上一个E Z partial partial z对吧?那么这是什么?这就是一个梯度三符对吧?好,所以它就等于负IHA8拿不拉对吧?好,那么这个就是三维情况下的动量相符啊,那么我们把它带进我们的哈密顿相符里面。哈密顿3伏等于。P的平方比上一个二缪加上一个V啊,那么现在是三维的情况就是V X Y Z啊,这个位士要受三个坐标的制约对吧?好,那么P的平方等于什么呀?P的平方它就是负IH18拉布拉的平方,对吧?那么它等于什么?负H 8方,然后拉布拉的平方就是拉布拉斯,对不对啊?所以它就是负H18方,然一个拉84。好,所以这样的话就是三维情况下的一个定态shoreation啊,
那么这个方程我们要解的话,是不是还是要借助分离变量对吧?因为它有三个独立的变量,因为X Y Z它们是彼此独立的,对不对?好,所以我令fine X Y Z等于X X Y Z好,那么我就可以把原来的方程写成这个样子对吧?好,那么这个PaaS,so PaaS x方是对X一个人做的,那么只有它含有X所以只有它被做了二阶导啊,那么这里我们把它写成这样的一个形式啊,那么这个是二阶导啊。好,然后呢留下这个fy和fz不动对不对?好,然后再看这一项啊。那么这一项首先它的前面的系数是负H 8方比2m啊,然后呢它只对five y做了二阶导啊,其他两个不动对吧?好,然后再去减掉一个H 8方比2 mu对find z进行二阶导,其他两个不动啊。那么这时我放程的左边啊,然后放程的右边我们不变它。好,然后我们进行一个分离变量,我们两边同时去除以一个five x five y five z啊,那么我左边是不是就变成这个样子了,这个five y和five z被除掉了啊,然后这里是five x的2阶导比上一个X啊,那么这个也也是一样的,它被除掉了,Y的二阶导比上一个Y这里也是一样的,fine X Y被除掉了啊,fine z的2阶导比上一个Z啊。那么右边呢整体这些都被除掉了啊,等于1个E好,所以那么这三个方程是不是可以独立的把它写出来,对不对啊?我可以令它等于1个E 1,它等于1个E 2,它等于1个E 3,对吧?因为三个方向是彼此独立的嘛,所以他们可以列出三个独立的方程出来啊。但是有个限制,什么限制呢?就是我的这个E 1、E 2、E 3,他们三个加起来必须等于E必须等于我方程的右边,对吧?
好,所以我就这样令,哎,那么我会发现这个它不过就是什么呀?不过又回到了我们的一维无线程方射精里面的一个首领equation对吧?啊,所以三个方向是分别满足一维无限制方程进的方程的啊,所以他们的解也应该是一样的啊。好,所以我就可以直接给出我的X方向它的一个定态不和收长的样子,能量长这样子啊,Y方向也是一样的,Z方向也是一样的,对吧?好,那么总的能量我们刚刚讲的应该等于3个方向的能量相加,那么总的包函数呢我们之间是怎么设的?我们设的是总的包函数等于3个方向的包函数的一个简单值积,对吧?好,所以这样一来的话,我们就解出了三个方向,