中科院量子力学超详细笔记
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量子力学第二章知识点基本概念波粒二象性量子力学中的粒子既可以表现出粒子性,也可以表现出波动性。
这种既是粒子又是波动的性质被称为波粒二象性。
波函数波函数是量子力学中描述粒子状态的数学函数。
波函数的模的平方表示在某一位置发现粒子的概率密度。
叠加原理量子力学中,两个波函数的线性叠加仍然是一个有效的波函数。
这个原理被称为叠加原理。
量子态所有可能的状态(波函数)构成了量子力学中的量子态。
一个量子态可以通过线性叠加得到另一个量子态。
算符和测量算符算符是描述量子系统性质变化的数学操作。
在量子力学中,算符通常用来描述物理量的测量和演化。
算符的本征值和本征态对于一个算符,它的本征值是测量该物理量时可能得到的值;而本征态是对应于这些本征值的一组特定的波函数。
观测量和平均值观测量是指用来测量物理量的实际实验装置,而平均值则是对同一量子态进行多次测量得到的结果的平均值。
不确定性原理不确定性原理是量子力学的基本原理之一,它描述了在某些物理量的测量中,有些对应物理量无法同时精确确定的限制。
氢原子壳层和轨道氢原子中,电子围绕原子核运动的轨道被称为壳层。
氢原子的壳层用主量子数 n 来标记。
能级和能量氢原子中电子的能量是量子化的,称为能级。
能级由主量子数 n 决定,能级越高,能量越大。
轨道角动量氢原子中,电子的轨道运动导致了其具有轨道角动量。
轨道角动量用量子数 l 来标记。
磁量子数氢原子中,轨道角动量的分量在某一方向上的投影用磁量子数 m 来标记。
自旋和电子态自旋自旋是粒子固有的一种角动量,与粒子的旋转运动无关。
电子具有自旋角动量。
自旋量子数自旋量子数用 s 来标记,对于电子,其自旋量子数为 1/2。
自旋态自旋态是描述粒子自旋状态的波函数。
对于电子,自旋态可以是自旋向上的态,记作|↑⟩,也可以是自旋向下的态,记作|↓⟩。
自旋磁量子数自旋磁量子数用 m_s 来标记,对于电子,其自旋磁量子数可以是 1/2 或 -1/2。
总结本文介绍了量子力学第二章的知识点,包括波粒二象性、波函数、叠加原理、量子态、算符和测量、算符的本征值和本征态、观测量和平均值、不确定性原理、氢原子的壳层和轨道、能级和能量、轨道角动量、磁量子数、自旋和电子态等内容。
量子力学笔记量子力学是研究微观粒子行为的物理学分支之一,它描述了微观世界的规律和现象。
本文将介绍量子力学的基本概念、原理和应用。
一、波粒二象性在量子力学中,微观粒子既表现出粒子的特点,也表现出波动的特点,这被称为波粒二象性。
根据量子力学原理,微观粒子的性质可以用波函数来描述。
波函数是描述微观粒子状态和运动规律的数学函数。
二、不确定性原理不确定性原理是量子力学的重要原理之一,由海森堡提出。
该原理指出,当我们测量微观粒子的某个性质时,例如位置和动量,我们不能同时精确地知道它们的数值。
精确地测量其中一个性质会导致对另一个性质的测量结果存在不确定性。
三、量子态和量子叠加在量子力学中,微观粒子的状态用量子态表示。
一个量子态可以是一个波函数或由多个波函数组成的线性叠加态。
量子叠加使得微观粒子可以同时处于多个状态,直到被观测或测量之前。
四、观测和测量量子力学认为,当我们观测或测量微观粒子时,它的量子态会坍缩到一个确定的态。
这个过程被称为波函数坍缩。
观测结果是由量子态坍缩到一个确定态而得到的。
五、量子纠缠和量子隐形传态量子纠缠是量子力学中一个特殊而奇妙的现象。
当两个或多个微观粒子发生相互作用后,它们的量子态相互依赖,无论它们之间的距离有多远,任一粒子的态发生变化,其他纠缠粒子的态也会相应变化。
这种相互依赖的关系被称为量子纠缠。
六、量子计算和量子通信量子力学的发展也催生了量子计算和量子通信的研究领域。
量子计算利用量子叠加和纠缠的特性,可以在某些问题上具有更高的计算效率。
量子通信利用量子纠缠实现量子隐形传态和量子加密,具有更高的安全性和可靠性。
总结:量子力学是一门复杂而精密的学科,它的发展和应用正不断推动着科学和技术的进步。
通过对量子力学的研究,我们可以更深入地理解微观世界的奥秘,并且在诸多领域取得令人瞩目的成果。
量子力学的理论框架为现代科学研究提供了重要的基础,也为人类认识世界的边界提供了新的视角。
1光电效应:光照射到金属上,有电子从金属上逸出的现象。
这种电子称之为光电子。
2光电效应有两个突出的特点:①存在临界频率ν0 :只有当光的频率大于一定值v 0 时,才有光电子发射出来。
若光频率小于该值时,则不论光强度多大,照射时间多长,都没有光电子产生。
②光电子的能量只与光的频率有关,与光的强度无关。
光的强度只决定光电子数目的多少。
3爱因斯坦光量子假说:光(电磁辐射)不仅在发射和吸收时以能量E= h ν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,或光子4康普顿效应:高频率的X 射线被轻元素如白蜡、石墨中的电子散射后出现的效应。
⒕康普顿效应的实验规律:射光中,除了原来X 光的波长λ外,增加了一个新的波长为λ'的X 光,且λ' >λ;波长增量Δλ=λ-λ随散射角增大而增大5戴维逊-革末实验证明了德布罗意波的存在6波函数的物理意义:某时刻t 在空间某一点(x,y,z)波函数模的平方与该时刻t 该地点(x,y,z)附近单位体积内发现粒子的几率密度(通常称为几率)dw(x,y,z,t)成正比。
按照这种解释,描写粒子的波是几率波7波函数的归一化条件 1),,,( 2⎰∞=ψτd t z y x8定态:微观体系处于具有确定的能量值的状态称为定态。
定态波函数:描述定态的波函数称为定态波函定态的性质:⑴由定态波函数给出的几率密度不随时间改变。
⑵粒子几率流密度不随时间改变。
⑶任何不显含时间变量的力学量的平均值不随时间改变9算符: 作用在一个函数上得出另一个函数的运算符号,量子力学中的算符是作用在波函数上的运算符号。
10厄密算符的定义:如果算符F ˆ满足下列等式() ˆ ˆdx F dx Fφψφψ**⎰⎰=,则称F ˆ为厄密算符。
式中ψ和φ为任意波函数,x 代表所有的变量,积分范围是所有变量变化的整个区域。
推论:量子力学中表示力学量的算符都是厄密算符。
11厄密算符的性质:厄密算符的本征值必是实数。
量子力学一、量子力学的实验基础1.卢瑟福实验:a 粒子的质量远大于电子,两者的质心几乎就在a 粒子上。
虽然二体系统有内部的相互作用,但它们的质心是自由运动的,故电子对a 粒子的作用不影响a 粒子的运动。
a 粒子散射时,原子的正电荷部分受到反冲力,导致薄片晶格的振动。
2.原子光谱是原子内部电子运动情态的反映。
光谱项T。
氢原子光谱的频谱是离散的,且不是连续谱亦非由基频和倍频构成的频谱,这个性质直接来源于原子中电子运动具有能级的特性以及光具有粒子性。
3.光电效应实验中无法用经典物理学解释的现象:(1)反向遏止电压和入射光强无关;(2)反向遏止电压和入射光的频率呈线性关系;(3)电子逸出相对于光的照射而言几乎无时间延迟。
4.爱因斯坦方程:φω−=ℏT ,表示金属电子吸收一份光能量而获得T 的动能逸出金属,φ为脱出功,与材料有关。
5.光子:(1)博特实验(W.Bothe experiment)表明每份光能量是集中的;(2)贾诺希实验(L.Janossy experiment)表明每份光子落在何处是偶然事件,也就是说电磁波是光子的概率幅波。
(量子力学有整体性,光子的运动受到整个环境的影响。
)6.爱因斯坦关系:ωℏℏ==E k p ,。
P 和E 描写光子,k 和ω描写单色波。
【注意:说光有波粒二象性是沿用经典物理的语言。
光有波动性,是指光的运动没有轨道;光具有粒子性,是指光与电子相互作用时像粒子那样,而不像经典的波场那般。
】7.康普顿(pton)效应应用了“静电子模型”(靶原子的外层电子)。
康普顿波长:�ℏA mc0242621.02==Λπ。
计算过程中考虑了能量守恒(相对论力学)和动量守恒(矢量力学),2sin 22θλΛ=∆。
(1)对于原子内层的“束缚电子”,由于它们与原子核束缚的紧,应作为一个整体看待,“静电子模型”不成立。
光子撞不动整个原子,只是自己改变方向。
因此实验中出现了0=∆λ的成分。
(2)对于可见光,能量和动量小,靶原子的外层电子应作束缚电子看待,“静电子模型”不成立。
量子力学知识点量子力学是20世纪初发展起来的一种物理学理论,它主要描述微观粒子如原子、电子等的行为。
量子力学的核心概念包括波函数、量子态、不确定性原理、量子纠缠等。
以下是量子力学的一些主要知识点总结:1. 波函数:量子力学中,一个粒子的状态由波函数描述,波函数是一个复数函数,其模的平方给出了粒子在某个位置被发现的概率密度。
2. 薛定谔方程:这是量子力学中描述粒子波函数随时间演化的基本方程。
薛定谔方程是量子力学的核心,它是一个偏微分方程,能够预测粒子的行为。
3. 量子态:量子系统的状态可以由波函数表示,这些状态是离散的,并且遵循一定的量子数规则。
4. 量子叠加原理:量子系统可以同时处于多个可能的状态,这些状态的叠加构成了系统的总状态。
5. 不确定性原理:由海森堡提出,指出无法同时精确测量粒子的位置和动量。
这是量子力学与经典力学的一个根本区别。
6. 量子纠缠:两个或多个粒子可以处于一种特殊的相关状态,即使它们相隔很远,一个粒子的状态改变也会立即影响到另一个粒子的状态。
7. 量子隧道效应:粒子有可能穿过一个经典力学中不可能穿越的势垒,这是量子力学中的一个非直观现象。
8. 波粒二象性:量子力学中的粒子既表现出波动性也表现出粒子性,这种性质由德布罗意提出。
9. 量子力学的诠释:包括哥本哈根诠释、多世界诠释等,不同的诠释试图解释量子力学中观察到的现象。
10. 量子计算:利用量子力学原理进行信息处理的技术,量子计算机能够执行某些特定类型的计算任务,速度远超传统计算机。
11. 量子纠缠与量子通信:量子纠缠是量子通信的基础,可以实现安全的信息传输。
12. 量子退相干:量子系统与环境相互作用,导致量子态的相干性丧失,是量子系统向经典系统过渡的过程。
13. 量子场论:将量子力学与相对论结合起来,描述粒子的产生和湮灭过程。
14. 量子信息:研究量子系统在信息处理中的应用,包括量子密码学、量子通信等。
15. 量子测量:量子力学中的测量问题涉及到波函数的坍缩,即测量过程会导致量子态的不确定性减少。
第五章 量子力学的表象与表示§5.1 幺正变换和反幺正变换1, 幺正算符定义对任意两个波函数)(r v ϕ、)(r vψ,定义内积r d r r vv v )()(),(ψϕψϕ∗∫=(5.1)按第一章中所说,(5.1)式的含义是:当微观粒子处在状态()r vψ时,找到粒子处在状态()r vϕ的几率幅。
依据内积概念,可以定义幺正算符如下:“对任意两个波函数ϕ、ψ,如果算符$U恒使下式成立 ),()ˆ,ˆ(ψϕψϕ=U U(5.2) 而且有逆算符1ˆ−U存在,使得I U U U U ==−−11ˆˆˆˆ1,称这个算符U ˆ为幺正算符。
”任一算符Aˆ的厄米算符+A ˆ定义为:+A ˆ在任意ϕ、ψ中的矩阵元恒由下式左边决定),ˆ()ˆ,(ψϕψϕ+=A A(5.3) 由此,幺正算符Uˆ有另一个等价的定义: “算符Uˆ为幺正算符的充要条件是 I U U U U==++ˆˆˆˆ (5.4a) 或者说1ˆˆ−+=U U 。
” (5.4b)证明:若),()ˆ,ˆ(ψϕψϕ=U U成立,则按+U ˆ定义, ),ˆˆ()ˆ,ˆ(),(ψϕψϕψϕU U U U+== 由于ϕ、ψ任意,所以I U U=+ˆˆ 又因为Uˆ有唯一的逆算符1ˆ−U 存在,假定取ψψϕϕ11ˆ,ˆ−−=′=′U U ,则有 ()),ˆ)ˆ((ˆ,ˆ),()ˆ,ˆ(),(1111ψϕψϕψϕψϕψϕ−+−−−==′′=′′=U U U U U U所以I U U=−+−11ˆ)ˆ( 由于11)ˆ()ˆ(−++−=U U,上式即 I U U=+ˆˆ 这就从第一种定义导出了第二种定义。
类似,也能从第二种定义导出第一种定义。
从而,幺正算符的这两种定义是等价的。
1这里强调了$U−1既是对$U右乘的逆又是对$U 左乘的逆。
和有限维空间情况不同,无限维空间情况下,任一算符$U有逆算符的三种情况:1)有一个左逆算符和无穷多个右逆算符;2)有一个右逆算符和无穷多个左逆算符;3)有一个左逆算符和一个右逆算符,并且它俩相等,唯有此时可简单地写为$U−1。
《量子力学》考试知识点第一章:绪论―经典物理学的困难考核知识点:(一)、经典物理学困难的实例(二)、微观粒子波-粒二象性考核要求:(一)、经典物理困难的实例1.识记:紫外灾难、能量子、光电效应、康普顿效应。
2.领会:微观粒子的波-粒二象性、德布罗意波。
第二章:波函数和薛定谔方程考核知识点:(一)、波函数及波函数的统计解释(二)、含时薛定谔方程(三)、不含时薛定谔方程考核要求:(一)、波函数及波函数的统计解释1.识记:波函数、波函数的自然条件、自由粒子平面波2.领会:微观粒子状态的描述、Born几率解释、几率波、态叠加原理(二)、含时薛定谔方程1.领会:薛定谔方程的建立、几率流密度,粒子数守恒定理2.简明应用:量子力学的初值问题(三)、不含时薛定谔方程1. 领会:定态、定态性质2. 简明应用:定态薛定谔方程第三章:一维定态问题一、考核知识点:(一)、一维定态的一般性质(二)、实例二、考核要求:1.领会:一维定态问题的一般性质、束缚态、波函数的连续性条件、反射系数、透射系数、完全透射、势垒贯穿、共振2.简明应用:定态薛定谔方程的求解、无限深方势阱、线性谐振子第四章量子力学中的力学量一、考核知识点:(一)、表示力学量算符的性质(二)、厄密算符的本征值和本征函数(三)、连续谱本征函数“归一化”(四)、算符的共同本征函数(五)、力学量的平均值随时间的变化二、考核要求:(一)、表示力学量算符的性质1.识记:算符、力学量算符、对易关系2.领会:算符的运算规则、算符的厄密共厄、厄密算符、厄密算符的性质、基本力学量算符的对易关系(二)、厄密算符的本征值和本征函数1.识记:本征方程、本征值、本征函数、正交归一完备性2.领会:厄密算符的本征值和本征函数性质、坐标算符和动量算符的本征值问题、力学量可取值及测量几率、几率振幅。
(三)、连续谱本征函数“归一化”1.领会:连续谱的归一化、箱归一化、本征函数的封闭性关系(四)、力学量的平均值随时间的变化1.识记:好量子数、能量-时间测不准关系2.简明应用:力学量平均值随时间变化第五章态和力学量的表象一、考核知识点:(一)、表象变换,幺正变换(二)、平均值,本征方程和Schrodinger equation的矩阵形式(三)、量子态的不同描述二、考核要求:(一)、表象变换,幺正变换1.领会:幺正变换及其性质2.简明应用:表象变换(二)、平均值,本征方程和Schrodinger equation的矩阵形式1.简明应用:平均值、本征方程和Schrodinger equation的矩阵形式2.综合应用:利用算符矩阵表示求本征值和本征函数(三)、量子态的不同描述第六章:微扰理论一、考核知识点:(一)、定态微扰论(二)、变分法(三)、量子跃迁二、考核要求:(一)、定态微扰论1.识记:微扰2.领会:微扰论的思想3.简明应用:简并态能级的一级,二级修正及零级近似波函数4.综合应用:非简并定态能级的一级,二级修正、波函数的一级修正。
量子力学知识的总结归纳量子力学是20世纪初由诺贝尔物理学家波尔、玻恩、海森堡等人发展起来的一门基础物理学理论。
它描述了微观世界中的粒子行为,涉及到微观粒子的波粒二象性、不确定性原理以及量子态叠加等概念。
本文将对量子力学的重要知识进行总结归纳,帮助读者更好地理解量子力学的基本原理。
一、波粒二象性在经典物理学中,我们将物质看作是粒子,具有确定的位置和动量。
然而,通过许多实验观察发现,微观粒子如电子、光子等却同时表现出粒子和波的性质。
这就是波粒二象性的基本概念。
根据德布罗意的物质波假设,每个物质粒子都与波动现象相对应。
粒子的波长和动量之间存在关系,称为德布罗意关系:λ = h / p其中,λ表示波长,h表示普朗克常数,p表示动量。
二、量子力学的基本原理1.波函数和薛定谔方程在量子力学中,用波函数(Ψ)来描述粒子的状态。
波函数的平方(|Ψ|^2)给出了在空间中找到粒子的概率。
薛定谔方程是描述波函数随时间演化的方程。
它是一个偏微分方程,其解决了波函数随时间的变化,从而可以预测粒子的行为。
2.不确定性原理由海森堡提出的不确定性原理是量子力学的重要概念之一。
它表明,无法同时准确地确定粒子的位置和动量。
不确定性原理可以用数学形式表示为:Δx * Δp >= h / 2π其中,Δx表示位置的不确定度,Δp表示动量的不确定度,h为普朗克常数。
3.量子态叠加和测量在量子力学中,粒子的状态可以叠加为多个态的线性组合。
这种叠加被称为叠加原理。
当我们对粒子进行观测时,测量结果只能是某个确定态,而不是叠加态。
测量之后,粒子的波函数将塌缩到某个确定态,概率由波函数的平方给出。
三、量子力学的应用量子力学不仅仅是一门理论学科,它也有着广泛的应用。
以下是量子力学的一些重要应用领域。
1.原子物理学量子力学解释了原子结构、电子轨道和元素周期表等现象。
它的应用使我们能够理解和探索原子和分子之间的相互作用,进而推动材料科学和化学的发展。
中国科学技术大学量子力学公开课学习笔记量子力学是现代物理学中一门重要的学科,研究微观粒子的行为和性质。
本文将记录我在中国科学技术大学的量子力学公开课学习中的一些心得和笔记。
第一章:简介量子力学是20世纪初建立的一门物理学理论,它描述了微观世界的粒子在特定条件下的运动和相互作用规律。
量子力学理论的提出颠覆了经典物理学的传统观念,引发了物理学的革命性变革。
第二章:量子力学基本原理量子力学的基本原理包括态函数、波函数、不确定性原理等。
态函数描述了一个物理系统的状态,而波函数则描述了它的运动规律。
不确定性原理则揭示了粒子的位置和动量无法同时被精确测量的事实。
第三章:量子力学的数学工具量子力学使用一套独特的数学工具来描述和计算微观粒子的性质。
其中,薛定谔方程是量子力学的核心方程,它可以描述物理系统的时间演化情况。
同时,量子力学还利用了矩阵和算符等工具来描述粒子的运动和性质。
第四章:量子力学的测量量子力学中的测量过程有着独特的规律和特点。
测量结果是随机的,且测量改变了系统的状态。
测量的过程也揭示了观察者与被观测系统之间的相互关系。
第五章:量子力学的应用量子力学不仅仅是一门理论学科,还具有广泛的应用领域。
量子力学在材料科学、精密测量等领域都有重要的应用。
同时,量子计算和量子通信等新兴技术也是基于量子力学原理的。
第六章:量子力学的发展和前景随着科学技术的不断进步,量子力学理论也在不断发展和演化。
量子力学的研究将继续推动科学的边界,并为未来的技术发展提供新的突破点。
结语通过参加中国科学技术大学的量子力学公开课,我对量子力学有了更深入的了解。
量子力学作为一门前沿的学科,探索了微观世界的奥秘,为我们认识和改造世界提供了新的思路和方法。
我对于量子力学的学习充满了兴趣,并期待着在将来能进一步深入研究和应用这门学科。
总结:通过学习中国科学技术大学的量子力学公开课,我对于量子力学的基本原理、数学工具、测量方法和应用领域有了全面的认识。
大学量子力学主要知识点复习资料,填空及问答局部 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e 的整数倍εεεεεn ,,4,3,2,⋅⋅⋅对频率为n 的谐振子, 最小能量e 为: νh =ε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,后者那么组成了我们常说的“物质〞。
1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,人们开场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,电子也会具有干预和衍射等波动现象,这被后来的电子衍射试验所证实。
德布罗意公式h νmc E ==2 λhm p ==v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=ψ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,那么 和 对粒子在点(x,y,z )附件出现概率的描述是一样的。
相位不定性如果常数 ,那么 和对粒子在点(x,y,z )附件出现概率的描述是一样的。
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。
1、光子的能量和动量是:E=ℎ v=ћw、p=ℎvn/c=ℎn/λ=ћk2、量子现象:由以上两个公式可以看出,在宏观现象中,h和其他物理量相比较可以略去,因而辐射的能量可以连续变化,因此凡是h在其中起重要作用的现象都可以称为量子现象。
3、量子化条件:在量子理论中,角动量必须是h的整数倍4、量子化条件的推广:∮pdq=(n+1/2)ℎ, n是0和正整数,称为量子数。
5、德布罗意公式:E=ℎv=ћw、p=ℎ/λn=ћk6、波函数的统计解释:波函数在空间中某一点的强度(振幅绝对值的平方)和在该点找到粒子的概率成比例。
dw(x,y,z,t)= C∣Φ(x,y,z,t)∣²dτ7、态叠加原理:对于一般的情况,如果Ψ1和Ψ2是体系的可能状态,那么它们的线性叠加Ψ=c1Ψ1+c2Ψ2(c1,c2是复数),也是这个体系的一个可能状态,这就是量子力学中的态叠加原理。
态叠加原理还有一个含义:当粒子处于态Ψ1和态Ψ2的线性叠加态Ψ时,粒子时既处在态Ψ1又处在态Ψ2.注意:态叠加原理指的是波函数(概率幅)的线性叠加,而不是概率的叠加8、波函数的标准条件:有限性、连续性、导致可测量的单值性9、什么是定态定态:体系处于Ψ(r,t)=ψ(r)e~-iEt/ћ所描写的状态时,能量具有确定性,这种状态称为定态。
Ψ(r,t)=ψ(r)e~-iEt/ћ称为定态波函数10、定态薛定谔方程:−ћ²/2m▽²ψ+U(r)ψ=Eψ11、本征值方程:ĤΨ=EΨ,E称为算符Ĥ的本征值,Ψ称为算符Ĥ属于本征值E的本征函数12、薛定谔波动方程的一般解可以写为这些定态波函数的线性叠加:13、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14、隧道效应:粒子在能量E小于势垒高度时仍能贯穿势垒的现象15、厄米算符:量子力学中表示力学量的算符都是厄米算符。
算符F̂满足下列等式:∫ψ∗F̂φdx=∫(F̂ψ)∗φdx16、力学量与算符的关系的一个基本假设:量子力学中,表示力学量的算符都是厄米算符,它们的本征函数组成完全系当体系处于波函数ψ(x)所描写的状态时,测量力学F所得的数值,必定是算符F^的本征值之一,测得λn的概率是|Cn∣²17、对易与不对易的关系:如果两个算符F̂和Ĝ,有一组共同本征函数φn而且φn组成完全系,则算符F̂和Ĝ对易。
物理学量子力学知识点梳理量子力学是现代物理学的重要分支之一,它彻底改变了我们对微观世界的理解。
在这篇文章中,我们将对量子力学的一些关键知识点进行梳理。
首先,我们来谈谈量子的概念。
量子并不是某种具体的粒子,而是指能量、物理量等存在的最小、不可分割的基本单位。
例如,光的能量就是以光子这种量子的形式存在和传递的。
波粒二象性是量子力学中的一个核心概念。
它指出微观粒子,如电子、光子等,既具有粒子的特性,比如有确定的位置和动量;又具有波动的特性,比如会产生干涉和衍射现象。
这意味着我们不能单纯地用经典的粒子或波动的观点来描述微观粒子的行为。
接下来是不确定性原理,也被称为海森堡不确定性原理。
它表明,对于一个微观粒子,我们不能同时精确地确定其位置和动量。
如果我们对位置的测量越精确,那么对动量的测量就越不精确,反之亦然。
然后是量子态的概念。
在量子力学中,微观粒子的状态不能用传统的确定的位置和动量来描述,而是用一种叫做量子态的方式。
量子态是由一组量子数来确定的,这些量子数描述了粒子的各种可能的性质和状态。
在量子力学中,薛定谔方程是一个非常重要的方程。
它类似于经典力学中的牛顿运动方程,用于描述量子态随时间的演化。
通过求解薛定谔方程,我们可以得到粒子在不同时刻的量子态。
再来说说量子隧穿现象。
在经典力学中,如果一个粒子的能量低于某个势垒的高度,那么它就无法越过这个势垒。
但在量子力学中,粒子有一定的概率能够穿过这个势垒,这就是量子隧穿。
还有量子纠缠,这是一种非常奇特的现象。
当两个或多个粒子发生相互作用后,它们的量子态会纠缠在一起,即使它们相隔很远,对其中一个粒子的测量也会瞬间影响到其他粒子的状态。
在量子力学的应用方面,半导体技术就是一个很好的例子。
半导体中的电子行为遵循量子力学规律,这使得我们能够制造出晶体管、集成电路等电子器件,从而推动了现代信息技术的发展。
另外,激光的原理也基于量子力学。
通过激发原子或分子在特定的量子态之间跃迁,产生相干的光辐射,从而实现激光的输出。
量子力学笔记
以下是关于量子力学的一些基本笔记:
1. 波粒二象性:量子力学中,粒子既可以表现为粒子,也可以表现为波动,具有波粒二象性。
这就意味着在一些实验中,粒子表现出波动性质,例如干涉和衍射现象。
2. 狄拉克方程:狄拉克方程是描述自旋½粒子的基本方程,它结合了爱因斯坦的相对论和量子力学的理论,为量子场论奠定了基础。
3. 不确定性原理:不确定性原理是由海森堡提出的,指出了我们无法同时准确测量粒子的位置和动量,或者能量和时间。
这意味着存在一个不确定度限制,我们不能完全精确地知道粒子的运动状态。
4. 波函数:波函数是描述量子体系的数学函数,包含了所有可能的信息。
它是一个复数函数,描述了粒子在空间中的概率分布和量子态信息。
5. 纠缠:量子力学中的纠缠现象指的是两个或多个粒子之间存在一种特殊的量子相互关联。
这种关联会导致量子纠缠态,其中一个粒子的测量结果会立即影响到其他纠缠粒子的状态。
6. 叠加态和测量:量子力学中的叠加态是指粒子处于多个可能状态的线性组合,直到进行测量时,才会塌缩到其中一个确定的状态。
这些只是量子力学的基本概念和原理的简要介绍,其中还有更深入和复杂的理论和实验结果。