• 1.摘要
  • 2.一维阱定义
  • 2.1.阱内区域
  • 2.2.阱外区域
  • 3.束缚态
  • 3.1.束缚态的波函数
  • 3.2.奇的波函数
  • 3.3.偶的波函数
  • 4.散射态

有限深方形阱

在量子力学里,有限深方形阱,又称为有限深位势阱,是无限深方形阱的延伸。有限深方形阱是一个阱内位势为0,阱外位势为有限值的位势阱。关于一个或多个粒子,在这种位势作用中的量子行为的问题,称为有限深位势阱问题。与无限深方形阱问题不同的是,在阱外找到粒子的概率大于0。

在经典力学里,假若,粒子的能量小于阱壁的位势,则粒子只能移动于阱内,无法存在于阱外。截然不同地,在量子力学里,虽然粒子的能量小于阱壁的位势,在阱外找到粒子的概率大于0。

一维阱定义

一维有限深方形阱的阱宽为image,左边阱壁与右边阱壁的位置分别为imageimage。阱内位势为0。在阱壁,位势突然升高为image。阱外位势保持为image。这一维阱将整个一维空间分为三个区域:阱左边,阱内,与阱右边。在每一个区域内,对应着不同的位势,描述粒子的量子行为的波函数image也不同,标记为:

image:阱左边,image(阱外区域),

image:阱内,image(阱内区域),

image:阱右边,image(阱外区域)。

这些波函数,都必须满足,一维不含时间的薛定谔方程:

image;(1)

其中,image是约化普朗克常数,image是粒子质量,image是粒子位置,image是位势,image是能量。

阱内区域

在阱内,位势image,方程简化为:

image。(2)

设定波数image

image。(3)

代入方程(2):

image

这是一个经过颇多研究的二阶常微分方程。一般解本征函数image是正弦函数与余弦函数的线性组合:

image

其中,imageimage都是复值常数,由边界条件而决定。

阱外区域