Часть серии на |
Квантовая механика |
---|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эта статья резюмирует уравнения в теории квантовая механика.
Волновые функции
Фундаментальный физическая постоянная в квантовой механике Постоянная Планка, час. Распространенное сокращение - час = час/2π, также известный как приведенная постоянная Планка или же Постоянная Дирака.
Количество (общее название / а) | (Обычный) Символ / с | Определение уравнения | Единицы СИ | Измерение |
---|
Волновая функция | ψ, Ψ | Чтобы решить из Уравнение Шредингера | зависит от ситуации и количества частиц | |
Волновая функция плотность вероятности | ρ | | м−3 | [L]−3 |
Волновая функция ток вероятности | j | Нерелятивистский, без внешнего поля: звезда * это комплексно сопряженный | м−2 s−1 | [T]−1 [L]−2 |
Общая форма волновая функция для системы частиц, каждая из которых имеет положение ря и z-компонента спина sz я. Суммы по дискретной переменной sz, интегралы по непрерывным позициям р.
Для наглядности и краткости координаты собраны в кортежи, индексы помечают частицы (что невозможно сделать физически, но математически необходимо). Ниже приведены общие математические результаты, использованные в расчетах.
Собственность или эффект | Номенклатура | Уравнение |
---|
Волновая функция за N частицы в 3d | - р = (р1, р2... рN)
- sz = (sz 1, sz 2, ..., sz N)
| В обозначении функций:
в обозначение бюстгальтера: для невзаимодействующих частиц:
|
---|
Позиционно-импульсное преобразование Фурье (1 частица в 3D) | - Φ = волновая функция импульсного пространства
- Ψ = пространственно-позиционная волновая функция
| |
---|
Общее распределение вероятностей | - Vj = объем (3-я область), который может занимать частица,
- п = Вероятность того, что частица 1 имеет положение р1 в объеме V1 со спином sz1 и частица 2 имеет позицию р2 в объеме V2 со спином sz2, так далее.
| |
---|
Общий нормализация условие | | |
---|
Уравнения
Дуальность волна-частица и эволюция во времени
Собственность или эффект | Номенклатура | Уравнение |
---|
Уравнение Планка – Эйнштейна. и длина волны де Бройля связи | | |
---|
Уравнение Шредингера | | Общий случай, зависящий от времени:
Случай, не зависящий от времени: |
---|
Уравнение Гейзенберга | - Â = оператор наблюдаемого свойства
- [ ] это коммутатор
- обозначает средний
| |
---|
Эволюция времени в картине Гейзенберга (Теорема Эренфеста ) | частицы. | Для импульса и позиции;
|
---|
Нерелятивистское не зависящее от времени уравнение Шредингера
Ниже приведены различные формы, которые принимает гамильтониан, с соответствующими уравнениями Шредингера и формами решений волновых функций. Обратите внимание, что в случае одного пространственного измерения для одной частицы частная производная сводится к обыкновенная производная.
| Одна частица | N частицы |
Одно измерение | | где положение частицы п является Иксп. |
| |
Есть еще одно ограничение - решение не должно расти на бесконечности, так что оно имеет либо конечную L2-норма (если это связанное состояние ) или медленно расходящейся нормы (если она является частью континуум ):[1] | для невзаимодействующих частиц
|
Три измерения | где положение частицы р = (х, у, г). | где положение частицы п является р п = (Иксп, уп, zп), а лапласиан для частицы п с использованием соответствующих координат положения
|
| |
| для невзаимодействующих частиц
|
Нерелятивистское нестационарное уравнение Шредингера
Снова, ниже резюмируются различные формы, которые принимает гамильтониан, с соответствующими уравнениями Шредингера и формами решений.
| Одна частица | N частицы |
Одно измерение | | где положение частицы п является Иксп. |
| |
| |
Три измерения | | |
| Это последнее уравнение имеет очень высокую размерность,[2] поэтому решения непросто представить. |
| |
Фотоэмиссия
Свойство / Эффект | Номенклатура | Уравнение |
---|
Фотоэлектрический уравнение | - KМаксимум = Максимальная кинетическая энергия выброшенного электрона (Дж)
- час = Постоянная Планка
- ж = частота падающих фотонов (Гц = с−1)
- φ, Φ = Рабочая функция материала, на который падают фотоны (Дж)
| |
---|
Пороговая частота и Рабочая функция | - φ, Φ = Работа выхода материала, на который падают фотоны (Дж)
- ж0, ν0 = Пороговая частота (Гц = с−1)
| Можно найти только экспериментальным путем. Отношения Де Бройля определяют связь между ними:
|
---|
Фотон импульс | - п = импульс фотона (кг м с−1)
- ж = частота фотона (Гц = с−1)
- λ = длина волны фотона (м)
| Отношения Де Бройля дают:
|
---|
Квантовая неопределенность
Собственность или эффект | Номенклатура | Уравнение |
---|
Принципы неопределенности Гейзенберга | - п = количество фотонов
- φ = фаза волны
- [, ] = коммутатор
| Позиция-импульс
Энергия-время Число-фаза |
---|
Дисперсия наблюдаемых | - А = наблюдаемые (собственные значения оператора)
|
|
---|
Общее соотношение неопределенностей | - А, B = наблюдаемые (собственные значения оператора)
| |
---|
Распределения вероятностейСобственность или эффект | Номенклатура | Уравнение |
---|
Плотность состояний | | |
---|
Распределение Ферми – Дирака (фермионы) | - п(Eя) = вероятность энергии Eя
- грамм(Eя) = вырождение энергии Eя (нет состояний с одинаковой энергией)
- μ = химический потенциал
| |
---|
Распределение Бозе – Эйнштейна (бозоны) | | |
---|
Угловой момент
Собственность или эффект | Номенклатура | Уравнение |
---|
Угловой момент квантовые числа | | Вращение: Орбитальный: Общий: |
---|
Угловой момент величины | угловые моменты:- S = Вращение,
- L = орбитальный,
- J = всего
| Величина вращения:
Орбитальная величина: Общая величина:
|
---|
Угловой момент составные части | | Вращение:
Орбитальный: |
---|
- Магнитные моменты
В дальнейшем B - приложенное внешнее магнитное поле, и используются приведенные выше квантовые числа.
Атом водорода
Собственность или эффект | Номенклатура | Уравнение |
---|
Уровень энергии | | |
---|
Спектр | λ = длина волны испускаемого фотона во время электронный переход из Eя к Ej | |
---|
Смотрите также
Источники
дальнейшее чтение