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shakerspear

至尊木虫 (著名写手)

[交流] 更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法已有1人参与

可解体系的谐振子,角动量和氢原子径向波函数,通常需要解二阶薛定谔方程,这里把狄拉克阶梯算符公式中的右矢符号,用波函数替代,替代后的表达式,当作微分方程组处理,解这些微分方程组,更容易求解出相应的波函数

一维谐振子
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-1
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-2
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-3

角动量球谐函数
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-4
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更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-6
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-7
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-8

氢原子径向波函数
runge-lenz矢量更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-9
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-10
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-11
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-12
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-13
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shakerspear

至尊木虫 (著名写手)

微分和积分是互逆的运算过程,一方面,可以利用(16),(17)和(18)式,求微分方程,得到(19)式的基态波函数,进而通过(20)式,求导数,逐个求出所有的谐振子波函数。另一方面,也可以借助经典方法,通过解二阶微分方程,求出一维谐振子波函数的通式(1), 再利用(1)和(16)式,得到(17)和(18)式,不需要没有理论依据,借助dirac阶梯算符公式,把右矢用波函数替代的方法。毕竟runge-lenz矢量分量算符的阶梯算符公式(88),(89)和(90),并没有相应的dirac阶梯算符公式可以利用。
因此,我们可以将(33)式中的角动量算符各分量,当作普通的导数符号,作用于(36)式,只需按一般的求导数运算,就能够得到(29),(30)和(31)式,曾谨言的教材附录里,有角动量这方面的推导。
类似的,把runge-lenz矢量算符各分量,当作导数符号,作用于(36)和(93)式,同样可以得到公式(88),(89)和(90)。
这些运算是积分,求导两个可逆的过程。感兴趣的可以自己验证一下。
2楼2020-05-13 21:38:37
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shakerspear

至尊木虫 (著名写手)

用(1),(36)和(93)式,计算具体的波函数,必须要先知道相应的多项式。 比如,要用(36)式,求具体的球谐函数,需要先求Legendre多项式。而用(34)和(35)式,求解球谐函数,则不需要借助Legendre多项式。可以手工算,也可以借助mathematica工具。公式(20),(35)和(92),编程上是一个简单的迭代公式,所以计算非常方便和简单。
3楼2020-06-05 10:50:06
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shakerspear

至尊木虫 (著名写手)

公式(42)的计算,相对比较复杂,可以参考这个算法来计算
更简单的谐振子角动量氢原子波函数的求解方法-14
4楼2020-06-05 10:54:50
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匿名

木虫 (小有名气)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
本帖仅楼主可见
5楼2020-06-25 15:47:21
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shakerspear

至尊木虫 (著名写手)

引用回帖:
5楼: Originally posted by John.Nash at 2020-06-25 15:47:21
比解一个微分方程直接吗?

你解一个微分方程,那得解二阶微分方程,二阶微分方程,看上去简单,不过你得系统学数学物理方法,这门课程。用这里的方法,你只需要高等数学微积分的简单知识,就足够了,这里不需要数学物理方法,特殊函数知识,只要解一阶微分方程,求求积分,导数就可以了。当然这个简单,谐振子,Dirac第一个给出基态解,角动量,Cohen的教材上有,氢原子径向波函数,用Runge-Lenz矢量算符公式求解,是这个预印本文库上看到的,其它还没看到过,而且谐振子,角动量算符相关波函数,Dirac,Cohen给出的是通式,具体波函数要先求相应的多项式,不如这里前面一个波函数求出,用第一个求第二个,第二个求出,用第二个求第三个等等,依次求出所有波函数,来得更直接,更简单的一目了然。

发自小木虫Android客户端
6楼2020-06-25 21:38:49
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