薛定谔方程
定态薛定谔方程
定态薛定谔方程,是当你问的不是系统如何变化、而是它被允许具有哪些能量时所得到的方程。它写作 Ĥψ = Eψ:哈密顿算符作用在一个波函数上,结果不过是同一个波函数乘以一个数 E,即能量。这是一个本征值问题,只有那些特别的波函数,连同它们特别的能量,才满足它。
这些特别的解就是定态,是一个量子系统的驻波形状。对于给定的势——盒子的壁、原子核的吸引、谐振子的碗——求解这条方程,就告诉你被允许的能量的完整菜单,以及与每个能量相配的波函数。对束缚系统而言,这份菜单是离散的,这正是能级量子化在数学上的来源。
它并不是独立于完整方程之外的另一条定律,而是一个强有力的特例。当哈密顿算符不随时间改变时,你可以把时间依赖剥离成一个简单的振荡相位,剩下的恰恰就是这条方程。解它一次,你便握有可以拼装出任何时间演化的积木。
Ĥψ = Eψ ⇒ [ −(ℏ²/2m) ∂²/∂x² + V(x) ] ψ(x) = E ψ(x)
一个本征值方程,它的解是被允许的能量 E 以及对应的定态形状 ψ。
这个名字容易让人误会:它给出的波函数仍随时间演化,只不过是整体相位的演化,不影响任何概率。方程之所以叫「定态(不含时)」,仅因为哈密顿算符不含时,而非因为什么都不变。
又称
另见