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§箱归一化

假设粒子在 的范围内运动,则它的波函数是可以归一化的,当 的值很大时,可作为粒子在无穷大的范围内运动的一个近似。对于三维问题而言,相当于粒子被限制在一个边长为2 的正方形箱子中运动,这时的波函数也是可以归一化的,此即自由粒子波函数的箱归一化

 在上述限制下,粒子是不可能处于箱外的,故在箱外的波函数为零。在箱内,设粒子动量或者动能算符的本征函数仍为

                            (3.1.17)

作自由运动的粒子出现在箱的两端( )处的概率幅应该是相同的,即

                                      (3.1.18)

此即所谓周期性条件。将(3.1.17)式代入(3.1.18)式,有

                                        (3.1.19)

                     (3.1.20)

可知

                              (3.1.21)

进而得到

                     (3.1.22)

于是动量 的取值是断续(分立)的,0即

          (3.1.23)

能量本征值也是断续的,即

            (3.1.24)

通常把力学量(动量、能量等)本征值取断续(分立)值称之为取值量子化。由上式可知,随着箱的尺度 的增大,能级的间距变小,当 时,能级的间距趋向于零,或者说能级变成连续的,这正与自由粒子能量本征值是连续的相吻合。

 利用归一化条件

                         (3.1.25)

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