為什麼量子力學裡平面波是不能歸一化的波函式的平方打表了概率密度,,e指數代表什麼含義

時間 2021-08-30 09:03:09

1樓:古君博僪慕

概率波,包括了物質波、光波等。指空間中某點某時刻可能出現的機率。比如一個電子,如果是自由電子,那麼它的波函式就是行波,就是說它有可能出現在空間中任何一點,每點機率相等。

如果被束縛在氫原子裡,並且處於基態,那麼它出現在空間任何一點都有可能,但是在波爾半徑處機率最大。對於你自己也一樣,你也有可能出現在月球上,但是和你坐在電腦前的機率相比,是非常非常小的,以至於不可能看到這種情況。這些都是量子力學的基本概念,非常有趣。

也就是說,量子力學認為物質沒有確定的位置,它表現出的巨集**起來的位置其實是對機率波函式的平均值,在不測量時,它出現在**都有可能,一旦測量,就得到它的平均值和確定的位置。

量子力學裡,不對易的力學量,比如位置和動量,是不能同時測量的,因此不能得到一個物體準確的位置和動量

,位置測量越準

,動量越不準。這個叫不確定性原理,當然即使不測量,它也存在。

機械波是週期性的振動在媒質內的傳播,電磁波是週期變化的電磁場的傳播.物質波既不是機械波,也不是電磁波.在德布羅意提出物質波以後,人們曾經對它提出過各種各樣的解釋.到2023年,德國物理學家玻恩(1882~1970)提出了符合實驗事實的後來為大家公認的統計解釋:物質波在某一地方的強度跟在該處找到它所代表的粒子的機率成正比.按照玻恩的解釋,物質波乃是一種機率波.德布羅意波的統計解釋粒子在某處鄰近出現的概率與該處波的強度成正比

2樓:謝夢桐陶榮

這事情要說清楚很麻煩的,建議你找些國外的量子力學教科書看看,比如朗道的書就有中文版。但物理學家用的量子力學常常在數學上還是很不嚴密的,即使是那些教材,對於很多問題也不是完全說清楚的,甚至互相之間還不同。

我姑且說下吧。不過至少等你學到力學量的算符表示時會有更深刻的理解。

平面波的e指數項代表「波矢」或波速,類似於電磁波的「相速度」,你單個看一個平面波的確沒什麼意義,你得看幾個平面波的疊加態,這時就可以定義類似於「群速度」之類的概念,這就可以描述概率流或者說粒子的運動了。

首先關於概率密度的問題,之後你會遇到很多不可歸一化的波函式,尤其在散射問題中,所謂的「散射態」一定是不可歸一化的。在波函式不可歸一化的時候,最簡單的想法也只是,波函式的模方正比於在該點出現的概率。本身現實的宇宙不應是無限大的,即使真是無限大的,由於現實的複雜性,我們也未必可以對波函式模方做實際意義上的從正無窮倒負無窮的積分,所以當我們可以用上面那個簡易的說法解釋實驗時,一般也就滿足了。

而當上述想法不能滿足需要時時,我們會想其他方法。

平面波是自由空間動量算符的本徵函式,它提供了希爾伯特空間的一組基,可以用來波函式,在解薛定諤方程時用來做傅立葉變換。即使平面波本身是不能歸一化的,但一般的(可歸一的)波函式可以寫成不同波矢的平面波的疊加/積分(也就是傅立葉積分)。同時也提供了「對(座標)波函式作傅立葉變換就得到動量空間的波函式」的理論依據。

基本上你的理解沒有錯。

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