Seznam rovnic v kvantové mechanice - List of equations in quantum mechanics
Tento článek shrnuje rovnice v teorii kvantová mechanika.
Vlnové funkce
Zásadní fyzická konstanta vyskytující se v kvantové mechanice je Planckova konstanta, h. Běžná zkratka je ħ = h/2π, také známý jako snížená Planckova konstanta nebo Diracova konstanta.
Množství (obecný název / názvy) | (Společný) Symbol / y | Definování rovnice | Jednotky SI | Dimenze |
---|---|---|---|---|
Vlnová funkce | ψ, Ψ | Vyřešit z Schrödingerova rovnice | se liší podle situace a počtu částic | |
Vlnová funkce hustota pravděpodobnosti | ρ | m−3 | [L]−3 | |
Vlnová funkce pravděpodobnostní proud | j | Nerelativistické, žádné vnější pole:
hvězda * je komplexní konjugát | m−2 s−1 | [T]−1 [L]−2 |
Obecná forma vlnová funkce pro soustavu částic, každá s polohou ri a složka z otáčení sz i. Součty přesahují diskrétní proměnnou sz, integrály přes spojité polohy r.
Kvůli jasnosti a stručnosti jsou souřadnice shromažďovány do n-tic, indexy označují částice (což nelze provést fyzicky, ale je to matematicky nutné). Následují obecné matematické výsledky používané při výpočtech.
Vlastnost nebo účinek | Nomenklatura | Rovnice |
---|---|---|
Vlnová funkce pro N částice v 3d |
| Ve funkci zápisu: pro neinteragující částice: |
Fourierova transformace polohy a hybnosti (1 částice v 3d) |
| |
Obecné rozdělení pravděpodobnosti |
| |
Všeobecné normalizace stav |
Rovnice
Dualita vln-částic a vývoj času
Vlastnost nebo účinek | Nomenklatura | Rovnice |
---|---|---|
Planck – Einsteinova rovnice a vlnová délka de Broglie vztahy |
| |
Schrödingerova rovnice |
| Obecný časově závislý případ: Časově nezávislý případ: |
Heisenbergova rovnice |
| |
Vývoj času na obrázku Heisenberga (Ehrenfestova věta ) |
částice. | Pro hybnost a pozici; |
Nerelativistická časově nezávislá Schrödingerova rovnice
Níže jsou shrnuty různé formy, které má Hamiltonian, s odpovídajícími Schrödingerovými rovnicemi a formami řešení vlnových funkcí. Všimněte si v případě jedné prostorové dimenze, pro jednu částici, parciální derivace redukuje na obyčejný derivát.
Jedna částice | N částice | |
Jedna dimenze | kde poloha částice n je Xn. | |
Existuje další omezení - řešení nesmí růst v nekonečnu, aby mělo buď konečnou hodnotu L2-norma (pokud se jedná o vázaný stav ) nebo pomalu odchylující se norma (je-li součástí a kontinuum ):[1] | pro neinteragující částice | |
Tři rozměry | kde je poloha částice r = (x, y, z). | kde poloha částice n je r n = (Xn, yn, zn) a Laplacian pro částice n pomocí odpovídajících souřadnic polohy je |
pro neinteragující částice |
Nerelativistická časově závislá Schrödingerova rovnice
Níže jsou shrnuty různé formy, které má Hamiltonian, s odpovídajícími Schrödingerovými rovnicemi a formami řešení.
Jedna částice | N částice | |
Jedna dimenze | kde poloha částice n je Xn. | |
Tři rozměry | ||
Tato poslední rovnice je ve velmi vysoké dimenzi,[2] takže řešení není snadné si představit. | ||
Fotoemise
Vlastnost / účinek | Nomenklatura | Rovnice |
---|---|---|
Fotoelektrické rovnice |
| |
Prahová frekvence a Pracovní funkce |
| Lze najít pouze experimentem. Vztahy De Broglie dávají vztah mezi nimi: |
Foton hybnost |
| Vztahy De Broglie dávají: |
Kvantová nejistota
Vlastnost nebo účinek | Nomenklatura | Rovnice |
---|---|---|
Heisenbergovy principy nejistoty |
| Moment hybnosti Energetický čas Číselná fáze |
Rozptyl pozorovatelný |
| |
Vztah obecné nejistoty |
|
Vlastnost nebo účinek | Nomenklatura | Rovnice |
---|---|---|
Hustota stavů | ||
Distribuce Fermi – Dirac (fermiony) |
| |
Distribuce Bose – Einstein (bosony) |
Moment hybnosti
Vlastnost nebo účinek | Nomenklatura | Rovnice |
---|---|---|
Moment hybnosti kvantová čísla |
| Roztočit: Orbitální: Celkový: |
Moment hybnosti veličiny | úhlový moment:
| Velikost odstřeďování: Orbitální velikost: Celková velikost: |
Moment hybnosti komponenty | Roztočit: Orbitální: |
- Magnetické momenty
V tom, co následuje, B je aplikované externí magnetické pole a používají se výše uvedená kvantová čísla.
Vlastnost nebo účinek | Nomenklatura | Rovnice |
---|---|---|
orbitální magnetický dipólový moment |
| složka z: |
točit magnetickým dipólovým momentem |
| složka z: |
dipólový moment potenciál |
|
Atom vodíku
Vlastnost nebo účinek | Nomenklatura | Rovnice |
---|---|---|
Úroveň energie |
| |
Spektrum | λ = vlnová délka emitovaného fotonu během elektronický přechod z Ei na Ej |
Viz také
- Definování rovnice (fyzikální chemie)
- Seznam rovnic elektromagnetismu
- Seznam rovnic v klasické mechanice
- Seznam rovnic v mechanice tekutin
- Seznam gravitačních rovnic
- Seznam rovnic v jaderné a částicové fyzice
- Seznam rovnic ve vlnové teorii
- Seznam fotonických rovnic
- Seznam relativistických rovnic
Poznámky pod čarou
- ^ Feynman, R.P .; Leighton, R.B .; Sand, M. (1964). „Provozovatelé“. Feynmanovy přednášky z fyziky. 3. Addison-Wesley. str. 20–7. ISBN 0-201-02115-3.
- ^ Shankar, R. (1994). Principy kvantové mechaniky. Kluwer Academic /Vydavatelé pléna. p.141. ISBN 978-0-306-44790-7.
Zdroje
- ODPOLEDNE. Whelan; M.J. Hodgeson (1978). Základní principy fyziky (2. vyd.). John Murray. ISBN 0-7195-3382-1.
- G. Woan (2010). Cambridge Handbook of Physics Formulas. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-57507-2.
- A. Halpern (1988). 3000 vyřešených problémů ve fyzice, Schaumova řada. Mc Graw Hill. ISBN 978-0-07-025734-4.
- R. G. Lerner; G. L. Trigg (2005). Encyklopedie fyziky (2. vyd.). Vydavatelé VHC, Hans Warlimont, Springer. s. 12–13. ISBN 978-0-07-025734-4.
- C. B. Parker (1994). McGraw Hill Encyclopaedia of Physics (2. vyd.). McGraw Hill. ISBN 0-07-051400-3.
- P. A. Tipler; G. Mosca (2008). Fyzika pro vědce a inženýry: S moderní fyzikou (6. vydání). W. H. Freeman and Co. ISBN 978-1-4292-0265-7.
- L.N. Ruka; J. D. Finch (2008). Analytická mechanika. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-57572-0.
- T. B. Arkill; C. J. Millar (1974). Mechanika, vibrace a vlny. John Murray. ISBN 0-7195-2882-8.
- Bolest H.J. (1983). Fyzika vibrací a vln (3. vyd.). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-90182-2.
- J. R. Forshaw; A. G. Smith (2009). Dynamika a relativita. Wiley. ISBN 978-0-470-01460-8.
- G. A. G. Bennet (1974). Elektřina a moderní fyzika (2. vyd.). Edward Arnold (Velká Británie). ISBN 0-7131-2459-8.
- I. S. Grant; W. R. Phillips; Manchester Physics (2008). Elektromagnetismus (2. vyd.). John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-92712-9.
- D.J. Griffiths (2007). Úvod do elektrodynamiky (3. vyd.). Pearson Education, Dorling Kindersley. ISBN 978-81-7758-293-2.
Další čtení
- L. H. Greenberg (1978). Fyzika s moderními aplikacemi. Holt-Saunders International W. B. Saunders and Co. ISBN 0-7216-4247-0.
- J. B. Marion; W. F. Hornyak (1984). Principy fyziky. Holt-Saunders International Saunders College. ISBN 4-8337-0195-2.
- A. Beiser (1987). Koncepty moderní fyziky (4. vydání). McGraw-Hill (mezinárodní). ISBN 0-07-100144-1.
- H. D. Young; R. A. Freedman (2008). Univerzitní fyzika - s moderní fyzikou (12. vydání). Addison-Wesley (Pearson International). ISBN 978-0-321-50130-1.