外观
Lesson 14 氢原子
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2025-11-10
「最干净的三维量子力学问题」
任何一个算符跟 Hamiltonian 对易,原则上就是守恒的. 在氢原子中,角动量的 derivative 都是沿着切向定义的,因此在 Hamiltonian 仅仅和 r 有关的情况下,角动量一定是守恒的.
径向的有效势能:
Veff=−4πε0e2r1+2mℏ2r2l(l+1)
这里有很多可以改变的东西,比如说介电常数,或者将质量换成反质子质量 (变成奇异原子),那么势能曲线就会发生变化,原本没有势阱的地方就会出现势阱等等.
用类似 Binet 方程的方式可以解出 Bohr 能级. 一般的氢原子波函数为
ψnlm(r,θ,ϕ)=Rnl(r)Ylm(θ,ϕ)
n 为主量子数,l 为角量子数,m 为磁量子数. 这里有
Rnl(r)=r1ρl+1e−ρν(ρ),ρ=anr,a=Bohr radius
其中,ν 是一个 Laguerre 多项式,
ν(ρ)=Ln−l−12l(2ρ)
氢原子光谱规律是
λ1=R(nf21−ni21)
角动量的经典定义为
L=rpsinθ
但是和经典不同,量子力学中两个角动量算符有
L×L=iℏL
这是因为角动量算符虽然对易,但是其分量并不对易,有
[Lx,Ly]=iℏLz,[Ly,Lz]=iℏLx,[Lz,Lx]=iℏLy
因此角动量分量不能被同时确定.
更新日志
2025/11/11 03:32
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