波函数 编辑
量子力学里,量子系统的量子态可以用波函数来描述。薛定谔方程式设定波函数如何随着时间流逝而演化。
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类氢原子是只拥有一个电子的原子,与氢原子同为等电子体,例如,氦, 锂, 铍与硼等等都是类氢原子,又称为“类氢离子”。类氢原子只含有一个原子核与一个电子,是个简单的二体问题,系统内的作用力只跟二体之间的距离有关,是反平方定律连心力。这反平方连心力二体系统不需再加理想化,简单化。描述这系统的薛定谔方程式有解析解,也就是说,解答能以有限数量的常见函数来表达。满足这薛定谔方程式的波函数可以完全地描述电子的量子行为。在量子力学里,类氢原子问题是一个很简单,很实用,而又有解析解的问题。所推演出来的基本物理理论,又可以用简单的实验来核对。所以,类氢原子问题是个很重要的问题。
双缝实验中光子的动力学描述了在双缝实验中,经典电磁波和其量子化的对应物——光子之间的关系。表面上,只要将经典场解释为光子的几率幅,光子的动力学似乎就能用经典的麦克斯韦方程组完全描述。然而,这种解释充满疏漏,并最终会导致矛盾的结论。也就是说,我们不能将电磁场看作是光子的波函数。主要原因在于,电磁场是物理实在的并且是可观测的;而从原理上说,满足薛定谔方程的波函数都不是可观测量。从而,电磁场是一种物理实在的可观测场,而不仅仅代表了对振幅取模平方所对应的在某处找到光子的几率。而光子的波函数是否可定义,仍然是一个悬而未决的问题。
原子轨域,又称轨态,是以函数描述原子中电子似波行为。此波函数可用来计算在原子核外的特定空间中,找到原子中电子的几率,并指出电子在三维空间中的可能位置。“轨域”便是指在波函数界定下,电子在空间出现几率较大的区域。具体而言,原子轨域是在环绕着一个原子的许多电子中,个别电子可能的量子态,并以轨域波函数描述。
自洽场方法是量子力学中迭代求解多粒子系统薛定谔方程的基本方法。其基本思想是首先按照某种方法给出波函数的一个估计,然后利用这个估计来计算电子密度,再通过电子密度来得到哈密顿量中与粒子间相互作用有关的项,再进行薛定谔方程的求解得到一组改进的估计。很多情况下,自洽场方法一词也用于直接指代哈特里-福克方法。
相空间表述是量子力学的一种表述。在这一表述中,系统的状态是在相空间中描述的,位置向量与动量被放在同等重要的位置。在量子力学常用的薛定谔绘景中则只会采用位置空间与动量空间中的一种。相空间表述两个关键的特点是:量子态是以准概率分布描述的而非波函数、态矢或是密度矩阵;算符间的乘法被穆瓦亚尔积取代。
倒易点阵,又称倒晶格、倒格子,是物理学中描述空间波函数的傅立叶变换后的周期性的一种方法。相对于正晶格所描述的实空间周期性,倒晶格描述的是动量空间,亦可认为是k空间的周期性。根据位置和动量所满足的庞特里亚金对偶性,布拉菲晶格的倒晶格仍然是一种布拉菲晶格,而倒晶格的倒晶格就会变回原始晶格。
原子轨域,又称轨态,是以函数描述原子中电子似波行为。此波函数可用来计算在原子核外的特定空间中,找到原子中电子的几率,并指出电子在三维空间中的可能位置。“轨域”便是指在波函数界定下,电子在空间出现几率较大的区域。具体而言,原子轨域是在环绕着一个原子的许多电子中,个别电子可能的量子态,并以轨域波函数描述。
多组态自洽场方法是量子化学中的一种计算方法,主要用于在哈特里-福克方法和密度泛函理论不足以给出良好的参考态函数的时候产生定量正确的参考态函数。它用一组组态态函数的线性组合来近似真实的电子波函数。在 MCSCF 方法中,既改变组态态函数前的线性组合系数,也改变每一个组态态函数里面的基函数前的线性组合系数,同时改变两者以使能量达到最小值,就得到变分的电子波函数。这个方法可以视作组态相互作用方法和哈特里-福克方法的组合。
近自由电子近似是一种研究电子的近似方法。依据能带理论,可以认为固体内部电子不再束缚在单个原子周围,而是在整个固体内部运动,仅仅受到离子实势场的微扰。在远离布里渊区边界时,本征函数波函数的主部是动量的本征态,散射仅仅提供一阶修正。近自由电子近似应用范围有限,只对碱金属适用。正因为如此,这一类晶体的费米面近似为球形。
波函数坍缩指的是某些量子力学体系与外界发生某些作用后波函数发生突变,变为其中一个本征态或有限个具有相同本征值的本征态的线性组合的现象。波函数坍缩可以用来解释为何在单次测量中被测定的物理量的值是确定的,尽管多次测量中每次测量值可能都不同。