lecture01
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第一章 波函数1.1波粒二象性什么是波粒二象性?是指几何形状,还是指运动形态?1)光的波粒二象性h εν=, p hλ=其中,ε、p 是粒子的物理量,ν、λ是波动物理量。
波粒二象性是指物理量的取值既具有粒子性,也具有波动性。
不是指几何形状,也不是指运动形态。
2)原子的量子论描述a. 电子具有确定的分离轨道。
“确定”是经典的,“分离”是量子的。
(经典轨道是连续的)b. 跃迁 m h E E n ν=−,体系的性质与两条轨道的关联相关矩阵力学。
“轨道”是经典的,“两条”是量子的。
矩阵→不对易。
→c. 跃迁几率:量子论不能给出结果。
问题:如何自洽地描述微观粒子的运动?量子力学→1.2 电子双缝衍射实验1实验结果:只开缝1,强度分布为()211I ()x x ψ=;只开缝2, ()222I ()x x ψ=;同时开缝1和2, 2121I ()()I 2x x ψψ=+≠+I ,电子具有衍射特性,波动性。
实验分析: 一次只发射一个电子,屏上开始出现随机的光斑分布,长时间后出现衍射条纹。
光斑说明粒子性,但随机说明统计性,故不是经典粒子,而是统计意义上的粒子; 衍射条纹说明波动性,但只有长时间才有统计性,故不是经典波动,而是统计意义上的波动; 合起来说明粒子的位置力学量具有统计意义上的波粒二象性。
一个电子说明波粒二象性是微观粒子的固有特性,不是多个粒子相互作用的结果。
总结:1)观察物理量()x 的取值时既观察到粒子性质,又观察到波动性。
粒子性:物理量的取值具有颗粒性,一份一份的;波动性:物理量的取值不确定;2)粒子性与波动性都是从力学量取值的统计意义来理解,不是指运动的空间位形。
注意:此处的统计根源与经典统计不同。
每次发射一个电子,即使初态完全相同,也仍具有统计意义上的波粒二象性,而每一次丢一枚硬币,若初始条件完全相同,则每一次结果同。
1.3 Born 统计解释(将力学量x 取值的粒子性与波动性统一起来)引入几率波函数r t ψr (,), 2r t r t ψρ⎧⎪∝⎨⎪⎩r r 波幅的平方(,)波动性衍射条纹强度粒子出现的几率(,) 粒子性, 那么微观粒子在t 时刻位于的几率密度为r r 2*r t r t r t r t ρψψψ∝=r r r r (,)(,)(,)(,)注意波函数一般为复函数。