薛定谔方程

简介: 薛定谔方程描述了量子体系在微观层面下的演化规律,

薛定谔方程描述了量子体系在微观层面下的演化规律,其数学表达式如下:

iħ∂ψ/∂t = Ĥψ

其中,i是虚数单位,ħ是普朗克常数除以2π,∂/∂t表示对时间的偏导数,Ĥ是哈密顿算符,ψ是体系的波函数,E是体系的能量。

哈密顿算符Ĥ描述了体系的总能量,可以表示为各个粒子的动能和势能之和。具体而言,如果体系中有N个粒子,则哈密顿算符可以表示为:

Ĥ = -ħ²/(2m₁) ∇₁² - ħ²/(2m₂) ∇₂² - ... - ħ²/(2mN) ∇N² + V(x₁, x₂, ..., xN)

其中,m₁、m₂、...、mN是各个粒子的质量,∇₁、∇₂、...、∇N表示各个粒子的位置矢量的梯度算子,V(x₁, x₂, ..., xN)是体系的势能函数。

薛定谔方程的解可以给出体系的波函数ψ,从而通过对波函数的分析可以得到体系的能量、动量、位置等各种性质。具体而言,体系的能量可以表示为:

E = <ψ|Ĥ|ψ>

其中,<ψ|表示波函数的共轭转置,|ψ>表示波函数本身。这个式子表示了在体系的波函数下,体系的平均能量是多少。

需要注意的是,薛定谔方程是量子力学的基本方程之一,用于描述微观粒子的行为,与经典物理中的牛顿定律等方程有很大的不同。

-
-
-

量子力学、波动方程、偏微分方程等相关知识。以下是一些推荐的学习资料:

量子力学基础课程,例如MIT的量子力学课程、斯坦福大学的量子力学与量子计算课程等。

量子力学教材和参考书籍,例如《量子力学基础》、《量子力学导论》、《现代量子力学基础》等。

数值方法和计算物理学教材,例如《数值分析》、《计算物理学导论》、《偏微分方程数值解法》等。

开源数值计算软件和工具,例如Python的SciPy、NumPy、SymPy等库,MATLAB的PDE Toolbox、FEATool、Chebfun等工具,以及其他开源软件和工具。

要应用薛定谔方程进行实际问题的求解,需要进行以下步骤:

确定问题的物理模型和边界条件,包括体系的哈密顿算符、波函数的初值和边界条件等。

根据问题的特点和要求,选择合适的数值方法和算法进行求解,例如有限元法、有限差分法、谱方法等。

编写程序或使用相应的数值计算工具进行求解,获得波函数随时间演化的结果。

对结果进行分析和解释,获取体系的各种性质,例如能量、动量、位置等。

-
-

目录
相关文章
|
机器学习/深度学习 传感器 算法
求解具有恒定质量的二维薛定谔方程附matlab代码
求解具有恒定质量的二维薛定谔方程附matlab代码
[物理学与PDEs]第2章第1节 理想流体力学方程组 1.4 一维理想流体力学方程组
1.  一维理想流体力学方程组 $$\beex \bea \cfrac{\p\rho}{\p t}+\cfrac{\p}{\p x}(\rho u)&=0,\\ \cfrac{\p}{\p t}(\rho u) +\cfrac{\p}{\p x}(\rho u^2+p)&=\rho F,\\ \cf...
807 0
|
机器学习/深度学习 算法 机器人
图文详解牛顿迭代法,牛顿不止力学三定律
图文详解牛顿迭代法,牛顿不止力学三定律
340 0
图文详解牛顿迭代法,牛顿不止力学三定律
|
容器
牛顿
1.他生下来只有3磅 在英格兰东部的林肯郡,有个名叫伍耳索普的小村庄。 这是一个小得几乎没有人知道的小村庄,在一般地图上根本就找不到。如果不是因为牛顿诞生在这里,谁也不会记住这个小村庄的名字。 1642年12月25日,牛顿就出生在这所房子里牛顿的父亲是个地地道道的庄稼人。
1348 0
|
机器学习/深度学习
[物理学与PDEs]第5章习题2 Jacobian 的物质导数
验证 (3. 6) 式, 即证明 $$\bex \cfrac{\rd J}{\rd t}=J\Div_y {\bf v}. \eex$$   证明: $$\beex \bea \cfrac{\rd J}{\rd t} &=\cfrac{\rd }{\rd t}|{\bf F}|\\ &=\cfr...
603 0
[物理学与PDEs]第4章第2节 反应流体力学方程组 2.3 混合气体状态方程
1.  记号与假设   (1)  已燃气体的化学能为 $0$.   (2)  单位质量的未燃气体的化学能为 $g_0>0$.     2.  对多方气体 (理想气体当 $T$ 不高时可近似认为), $$\bex p=(\gamma-1)e^\frac{S-S_0}{c_V}\rho^\...
664 0
[物理学与PDEs]第4章习题2 反应力学方程组形式的化约 - 能量守恒方程
试证明: 利用连续性方程及动量方程, 能量守恒方程 (2. 15) 可化为 (2. 21) 的形式.   证明: 注意到 $$\beex \bea &\quad\cfrac{\p}{\p t}\sex{\cfrac{1}{2}\rho u^2} +\Div\sez{\cfrac{1}{2}\rh...
805 0
|
Windows
[物理学与PDEs]第4章第2节 反应流体力学方程组 2.1 粘性热传导反应流体力学方程组
1.  记号: $Z=Z(t,{\bf x})$ 表示未燃气体在微团中所占的百分比 ($Z=1$ 表示完全未燃烧; $Z=0$ 表示完全燃烧).     2.  物理化学   (1)  燃烧过程中, 通过化学反应释放能量; 而不仅仅需要考虑单位质量的内能 (分子的动能与势能), 也要考虑化...
643 0
[物理学与PDEs]第4章第2节 反应流体力学方程组 2.4 反应流体力学方程组的数学结构
1.  粘性热传导反应流体力学方程组是拟线性对称双曲 - 抛物耦合组.     2.  理想反应流体力学方程组是一阶拟线性对称双曲组 (取 ${\bf u},p,S,Z$ 为未知函数).     3.  右端项具有间断性.
694 0
|
关系型数据库 Ruby Windows
[物理学与PDEs]第4章第2节 反应流体力学方程组 2.2 反应流体力学方程组形式的化约
1.  粘性热传导反应流体力学方程组 $$\beex \bea \cfrac{\rd \rho}{\rd t}&+\rho \Div{\bf u}=0,\\ \cfrac{\rd Z}{\rd t}&=-\bar k(\rho,p,Z)Z,\\ \cfrac{\rd {\bf u}}{\rd t}&...
671 0