作者mantour (朱子)
看板Physics
標題Re: [問題] 關於量子力學中p^2/2m=?=Ek
時間Wed Mar 24 11:59:09 2010
※ 引述《NewFreedom (時間不是奢扯品)》之銘言:
: 抱歉錯了又錯 重po一篇看看
: [P,H]≠0 h 就是 h-bar 我不會打 ,下面規一常數A
: for第n個state, Ψ=Asin(kx) , k=nπ/L 且 0<x<L 注意k不連續 井外波函數=0
: 將波函數寫成 Ψ=A[exp(ikx)-exp(-ikx)]/2i ,0<x<L
: exp(±ikx)都是P的eigensate,而Ψ不是,所以P作用在Ψ可得
: P = hnπ/L or -hnπ/L , 機率各一半
: 且∣P∣ 只有一個值, P^2 =(±hnπ/L)^2,E = P^2/2m
: 原po把Ψ用FT積分轉換,已將k視為連續,也就是L無窮寬,這樣等於你把問題變成一個
: free-particle 初始波形Ψ=Asin(nπx/L) 注意他只是長的和無窮深位井的eigenstate
: 一樣 , 但你已經不是在解原本的問題了,這樣算出來動量當然有分佈
: 且能量為連續
: 如果有錯請指正,這篇就留著當錯誤示範 XD
我覺得這樣的說法不對
Ψ當然可以做FT積分轉換
無限深位井的波函數是
e^(ikx) + e(-ikx) , 0<x<a
ψ(x) = {
0 , otherwise
並不是ψ(x) = e^(ikx) + e(-ikx)
在井外的空間並不是不存在,只是ψ=0
這邊並不能說 ψ=e^(ikx) + e(-ikx),因此P有一半的機會是 kh-bar, 一半是 - kh-bar
因為
e^(ikx) , 0<x<a
ψ = {
0 , otherwise
並不是動量算符的eigenfunction
因此要計算動量的測量值的出現機率,應該把這個解對動量的eigenfunction作展開
也就是原PO所做的FT轉換,得到的結果會是一個連續譜
我覺得這個問題應該出在這個解在邊界上的導數不連續
在x=0和x=a的地方 d^2ψ/dx^2 不存在
如果把無限深位井看成有限位井在位能趨於無窮大時的極限
井外的位能趨近於無窮大時,井外的機率趨近於0
(σ_V)^2 可能不會趨近於 0 ( 甚至<V> 也不一定會趨近於0 )
因此 (σ_T)^2 自然也不為 0
不過因為沒有實際計算過所以也不敢確定這樣解釋正不正確
: ※ 引述《Rogii (Rogii)》之銘言:
: : 考慮一個無窮位能井
: : 則我們能用一組波函數來描述這個系統的狀態
: : 假設我們對這組波函數測量其能量,得到一能量E1
: : 和對應到能量E1的一組eigenfunction
: : 在無窮位能井中,我們能畫出這組eigenfunction 對x軸的分布
: : 現在,利用fourier transformation將此組eigenfunction從 x空間表像
: : 轉換到p 空間表像
: : 我們會得到一組 eigenfunction對p動量的分布
: : 試問,在無窮位能井中,因為位能=0處波函數才有值
: : 顧測量此系統的能量就可看成測量此系統的動能,在動能E1固定的情況下
: : 是否將此EIGENFUNCTION轉換到P空間後,所測出的動量必滿足E1=P^2/2M??
: : 但奇怪的是,為什麼已經測出一組能量,但是動量分布卻沒有一組固定的值呢?
: : 懇請解惑,真的想好好久=.=..............
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◆ From: 140.112.125.84
※ 編輯: mantour 來自: 140.112.125.84 (03/24 12:02)
※ 編輯: mantour 來自: 140.112.125.84 (03/24 12:20)
1F:推 caseypie:既然已經有了ψ=e^(ikx) + e(-ikx),那動量顯然為0 03/24 12:13
2F:→ caseypie:至於最後說的近似,大可用有限位能井去逼近 03/24 12:13
3F:→ caseypie:在有限位能井的情況下,如果是考慮總能低於井深 03/24 12:14
4F:→ caseypie:則一般不會說在井外的波函數具有動量k 03/24 12:15
5F:→ caseypie:當說到一個波函數有動量如何,通常已經預設這是自由空間 03/24 12:15
6F:→ caseypie:另一種解釋法是:有限位能井外部的波函數動量為虛數 03/24 12:16
7F:→ caseypie:因為指數衰減e^(-kx)可視為e^(i(ik)x) 03/24 12:17
8F:→ caseypie:直接拿這個虛數動量套用在E = p^2/2m + V 03/24 12:17
9F:→ caseypie:則可以準確得到總能量 03/24 12:18
10F:→ caseypie:如果要強行用FT展開動量分佈,雖然那符合定義 03/24 12:18
11F:→ caseypie:但我認為那沒有意義:它不具有任何認識物理現象的作用 03/24 12:19
12F:→ mantour:可是我關心的是系統動量的測量值,而不是波函數「看起來」 03/24 12:22
13F:→ mantour:的動量 03/24 12:22
14F:→ mantour:系統動量測量值應該只有一個值,怎麼還有分井內井外? 03/24 12:22
15F:→ caseypie:井內外的總能相同但位能不同,那動能當然不同 03/24 12:23
16F:→ caseypie:動量又怎麼會相同? 03/24 12:24
17F:→ mantour:所以如果用有限深位井近似,在井外位能趨近於無窮大時 03/24 12:24
18F:→ mantour:系統又不是一個粒子,怎麼會有「在井內」和在井外的時候? 03/24 12:24
19F:→ caseypie:系統不是一個粒子不然是什麼 03/24 12:25
20F:→ mantour:我是說你不會量到系統 「在井外時的動量」 03/24 12:26
21F:→ mantour:因為你測動量的時候就不知道位置 03/24 12:26
22F:→ caseypie:為什麼不會? 03/24 12:26
23F:→ mantour:所以如果用有限深位井去近似 03/24 12:26
24F:→ caseypie:我不是完全不知道位置啊 03/24 12:27
25F:→ mantour:在井外位能趨近於無窮大時,<V^2> - <V>^2 和 03/24 12:27
26F:→ mantour:<T^2> - <T>^2 會不會趨近於 0 ? 03/24 12:28
27F:→ mantour:我想這才是本來的問題所在 03/24 12:28
28F:→ caseypie:井外位能趨近於無窮大,那e^(-kx)的k就是無限大 03/24 12:29
29F:→ caseypie:所以直接整條波函數降到0啊 03/24 12:29
30F:→ mantour:換句話說,實際做一個很高的位井,量到的動量是連續譜 03/24 12:30
31F:→ mantour:還是二個peak 03/24 12:31
32F:→ mantour:我是說,先把<T^2>-<T>^2 寫成V0 的函數 03/24 12:32
33F:→ mantour:再令V0 -> 無窮大 03/24 12:32
34F:推 caseypie:我不知道你說的「量到」是怎樣的動作 03/24 12:33
35F:→ mantour:你把井外的波函數直接寫成0,會造成邊界上有奇點 03/24 12:33
36F:→ mantour:謝謝 我可能要再想想 :) 03/24 12:38
37F:推 caseypie:其實這讓我想到我已經很久沒看到動量本徵態這種敘述了 03/24 12:46
38F:→ caseypie:可能它本來就不是很實用,反正大家都用能量在討論啊... 03/24 12:46
39F:→ mantour:我記得在某本大陸書上看過關於無限深位井的能量本徵態的 03/24 12:51
40F:→ mantour:動量分布,朗道和泡利曾經給出不同的結論 03/24 12:51
41F:→ mantour:那本書是支持連續譜的說法 03/24 12:52
42F:→ caseypie:如果你要說動量分佈,我想直接FT應該是正確的 03/24 12:53
43F:→ mantour:不過書上寫的也可能是錯的XD 03/24 12:53
44F:→ caseypie:但是我不覺得那個結果有用就是了... 03/24 12:53
45F:→ caseypie:畢竟我們一般討論的時候如果說動量如何 03/24 12:54
46F:→ mantour:嗯嗯 謝謝你的討論 03/24 12:54
47F:→ caseypie:那就已經是預設為free space情況了 03/24 12:54
48F:→ caseypie:這麼客氣會讓我很不習慣,難道我們認識的不夠久嗎(裝熟) 03/24 12:55
49F:推 sunev:舉手,為什麼e^(ikx) , 0<x<a; 0 otherwise不是p的eigenket? 03/24 19:44
50F:→ caseypie:樓上,他不continuous啊.... 03/24 22:53