一维无限深方势阱.ppt

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1、本节将以一维定态为例，求解已知势场的定态薛定谔方程。了解怎样确定定态的能量E，从而看出能量量子化是薛定谔方程的自然结果。已知粒子所处的势场为：2.5一维方势阱§2.5.1一维无限深方势阱粒子在势阱内势能为零。在阱外势能为无穷大，在阱壁上受极大的斥力,称为一维无限深方势阱。xx=-ax=aU0(x)0其定态薛定谔方程为：2.5一维方势阱令：当时，根据波函数的连续性和有限性条件得：2.5一维方势阱则薛定谔方程可简写为：它的解是：利用边界条件及，得2.5一维方势阱解是：带入（2.5.1）得体系的能级：xOaE2.5一维方势阱显然，一维无限深方势阱的能谱是分立谱，这个分离的能谱就是量子化了的能

2、级。2.5一维方势阱由图可以看出，在不同能级上粒子出现的概率密度是不同的。在基态，粒子出现的概率在阱区中部为最大，而越靠近阱壁概率越小，阱壁上概率为零。在激发态，粒子在阱内出现的概率是起伏变化的，随着量子数的增大，起伏变化越来频繁。而在经典物理中，粒子在阱内各处出现的概率是相等的。由图可以推断，只有当量子数很大时，粒子在阱内各处的概率才趋于均匀。粒子的最低能量状态称为基态，就是的状态，基态能量为此本征值能量称为零点能，是束缚在无限深方势阱内粒子所具有的最低能量。2.5一维方势阱归一化以后的波函数为：2.5一维方势阱我们把粒子只能束缚在空间的有限区域，在无穷远处波函数为零的状态称为束缚态

3、2.5一维方势阱§2.5.2一维有限深方势阱求解势场为的薛定谔方程。讨论的情况：在区，相应的薛定谔方程是：00-a/2a/2x2.5一维方势阱在时，有界的解是：在区，薛定谔方程是：2.5一维方势阱其解为一、在区，取，解取有偶宇称的情况利用处波函数对数微商的连续条件都可得引入2.5一维方势阱可将（2.5.3）是改写为另外，又（2.5.1）和（2.5.2）有可得联立（2.5.5）--（2.5.6）式，解出，再由（2.5.4）可给出能谱。2.5一维方势阱二、在区，取，解取有奇宇称的情况同样，利用波函数对数微商在连续条件得：同样，联立（2.5.6）--（2.5.7）式，解出，再由（2.5.4）

4、可给出能谱。（2.5.5）--（2.5.7）都是超越方程，可用图解法求出能谱。2.5一维方势阱在平面中分别就（2.5.5）与（2.5.6）式作相应的曲线，曲线的交点表示具有偶宇称是相应的能谱。如右图。由以上图可见，对于偶宇称态，由于曲线经过原点，因此无论多么小，两条曲线总有交点，这意味着至少有一个束缚态，且相应的宇称为偶。2.5一维方势阱同样，作（2.5.6）和（2.5.7）式相应曲线，他们的交点表示波函数其宇称时相应的能谱。所得结果见右图。由以上图可见，对于奇宇称态，当且仅当时，即当时，曲线才有交点，才出现奇宇称态解。2.5一维方势阱显然，一维无限深势阱的结果可作为一维方势阱的特例得

5、出。当时，可得这正是阱宽为的一维无限深势阱的能谱公式。