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matlab求薛定谔方程 定态薛定谔方程的MATLAB求解(一)

时间:2018-10-10 04:57:14

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matlab求薛定谔方程 定态薛定谔方程的MATLAB求解(一)

ψλ:本征值为λ的本征函数,也有多个,甚至无穷多个,有时一个本征值对应多个不同的本征函数,这称为简并。若一个本征值对应的不同本征函数数目为N,则称N重简并。

1.4 定态情况下的薛定谔方程一般解

1、定态薛定谔方程或不含时的薛定谔方程是能量本征方程,E就称为体系的能量本征值,而相应的解称为能量的本征函数。

2、当不显含时时,体系的能量是收恒量,可用分离变量。

3、解定态薛定谔方程,关键是写出哈密顿量算符。

2. 利用矩阵法求解薛定谔方程

以在一维空间运动的粒子构成的谐振子的体系为例。

该粒子的势能是,是谐振子的角频率,因此谐振子的哈密顿量为

当时,谐振子的势能变为无穷大,因此,粒子只能在有限的空间上运动,并且能量值谱是分立的。下面采用矩阵的方法,确定谐振子的能量分立值。

从运动方程出发(1)

而势能那么

又代入上式(1)得

即(2)

在矩阵形式下,该方程可以写为

含时坐标矩阵元(3)

对它求导,我们得到

代入上式后,有

(4)

其中(5)

所以,除了当或外,所有的坐标矩阵元都等于零

当时,由(5)式有

即同理,

因此,只有变化时,才能得到频率即所以不为零的坐标矩阵元为

根据定义[12-14]

对于存在的波函数,应为实数,所有的矩阵元也为实数,由厄密算符的性质得

为了计算坐标的矩阵元,由对易关系

又代入上式易得

写为矩阵形式,有

根据矩阵的乘法规则,有

又,则有由前面的分析知,只有时,才存在矩阵元,代入上式,

从该方程我们可以得出

矩阵元不为零,但是当时,矩阵元则

依次类推,得出

最后,我们得到坐标矩阵元不为零的表达式

又谐振子的能量可以用来表示,且,计算该能量得

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