近似方法

WKB 近似

WKB 近似是一种求解波动方程的方法,适用于势相对于粒子波长变化得很缓慢的情形。这幅图景是一列波长随地点轻柔变化的波:粒子动能充沛之处,它振荡得快;粒子放慢之处,它的波则被拉长。这套方法把这些局部上简单的波形缝合成一个全局的解。

它之所以被称为半经典,是因为它恰好处在量子与经典物理之间。波的相位以局部动量沿路径的积分形式累积,而这恰恰就是经典作用量;与此同时,一个缓变的振幅使几率得以恰当守恒。在经典粒子永远无法进入的区域里,波不再振荡,而是平滑地衰减——这正是该方法估算穿越势垒之隧穿的方式。

WKB 在两件事上大放异彩。它给出一条出奇地好的规则,用以求平滑势阱所允许的能量——办法是要求波在两个转折点之间恰好契合。它还能干净利落地估算穿越宽势垒之隧穿的微小几率,表为穿过禁区那段衰减的积分之指数。它的诚实之处与生俱来:它在转折点附近会失灵,那里缓变假设不再成立,需要特殊的拼接。

∮ p(x) dx = (n + ½)·2πℏ (smooth-well quantization)

量子化的能量,源自让局部变化的波在经典转折点之间恰好契合。

WKB 是近似而非精确:在势变化迅速之处以及经典转折点处,它会失效——那里朴素公式发散,必须用连接公式来修补。

又称
Wentzel-Kramers-Brillouin approximationJWKB approximationWKB 方法