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§3.6  一维定态问题的解题步骤

求解一维定态问题的基本步骤为:

      1、由待求能量与位势的关系确定是否有束缚态的解

      由问题给出的位势 的具体形式画出势能曲线图,明确要讨论的能量区域。若欲求的能量低于两个最外端位势的低者,则存在束缚态的解,否则,只有非束缚态的解。如果是非束缚态(势垒隧穿)问题,则将在下一章解决。

   2、势能在全空间连续

   可以利用波函数应满足的自然条件(单值、有限和连续)来求解。 例如,线谐振子问题。

   3、势能分区均匀时的波函数

 可以根据势能的性状,把求解区间分为几个区域,比较 与第 个区内位势 的大小,直接可以写出每个区域内波函数的形式。

时,有衰减解

                   (3.5.1)

其中,

                            (3.5.2)

   时,有振荡解

 

     (3.5.3)

其中,

                                      (3.5.4)

   4、势能分区均匀时波函数的边界条件

   若势能存在间断点,因为在势能间断处,波函数的二阶导数不存在,在数学上并不要求一阶导数一定连续,而在物理上要求几率流密度连续。当间断点两边的势能皆为有限值时,要求波函数一阶导数连续是适当的,即。

              (3.5.5)

在下面两种情况下,位势间断点两边的波函数一阶导数不连续:

1)、 当间断点两边有一边为无穷大时,波函数一阶导数不连续,只能要求波函数连续,在§3.2.1中,无限深势阱即属于这种情况。

2)、 对于 函数位势,

                                    (3.5.6)

则要求波函数一阶导数满足

                         (3.5.7)

   5、求出能量本征值及归一化的本征波函数

   确定能量的解析表达式或能量满足的超越方程,后者可用图解法或数值解法求出能量的数值。再利用波函数的归一化条件,确定波函数中剩下的最后一个常数,得到归一化的波函数。

6、特殊条件下的解

设已知一个哈密顿算符的解,即

                   (3.5.8)

如果 ,或者 ,则可以直接得到它们的本征解,式中, 皆为常数。

当势能平移 ,即 时, 满足的本征方程为

     (3.5.9)

显然, 的本征函数是一样的,而本征值变成

当坐标平移 ,即 时,本征方程(3.5.8)变成

               (3.5.10)

此时, 的本征值不变,而相应的本征函数的坐标变量由 变为

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