薛丁格方程式

定態薛丁格方程式

定態薛丁格方程式,是當你問的不是系統如何變化、而是它被允許具有哪些能量時所得到的方程式。它寫作 Ĥψ = Eψ:哈密頓算符作用在一個波函數上,結果不過是同一個波函數乘以一個數 E,即能量。這是一個本徵值問題,只有那些特別的波函數,連同它們特別的能量,才滿足它。

這些特別的解就是定態,是一個量子系統的駐波形狀。對於給定的位能——盒子的壁、原子核的吸引、諧振子的碗——求解這條方程式,就告訴你被允許的能量的完整菜單,以及與每個能量相配的波函數。對束縛系統而言,這份菜單是離散的,這正是能階量子化在數學上的來源。

它並不是獨立於完整方程式之外的另一條定律,而是一個強有力的特例。當哈密頓算符不隨時間改變時,你可以把時間依賴剝離成一個簡單的振盪相位,剩下的恰恰就是這條方程式。解它一次,你便握有可以拼裝出任何時間演化的積木。

Ĥψ = Eψ ⇒ [ −(ℏ²/2m) ∂²/∂x² + V(x) ] ψ(x) = E ψ(x)

一個本徵值方程式,它的解是被允許的能量 E 以及對應的定態形狀 ψ。

這個名字容易讓人誤會:它給出的波函數仍隨時間演化,只不過是整體相位的演化,不影響任何機率。方程式之所以叫「定態(與時間無關)」,僅因為哈密頓算符與時間無關,而非因為什麼都不變。

又稱
TISEstationary Schrödinger equation不含时薛定谔方程與時間無關的薛丁格方程式