在量子力学中,我们将探讨最后一个实例——有限深的方势阱。这个模型描述了一个正势能区域,其势能函数由公式定义。它类似于[公式] 函数,支持束缚态和散射态。首先,我们聚焦于束缚态。
在[公式] 区域,当位势变为[公式] 时,薛定谔方程简化为[公式],其中[公式]是个正实数。尽管一般解为[公式],但物理上实际的解仅限于[公式],这是我们在之前讨论中熟知的。当位势恢复至[公式],方程变为[公式],同样的,[公式]为正实数,解为[公式],但第二项在[公式]处趋近于无穷,从而得到最终解[公式]。
边界条件要求解在[公式]和[公式]边界处连续,利用位势的偶对称性,我们只需要在[公式]处验证。偶函数形式的解是[公式]。连续性条件给出[公式]和[公式],通过联立方程,我们得到能量取值的表达式[公式],这里记[公式]和[公式]为新的变量。
有限深势阱有两类特殊情形:宽而深和窄而浅。前者,[公式]大时,解简化为[公式],暗示着深势阱近似为无限深势阱,尽管仍有限个束缚态。而当势阱变窄,束缚态数量减少,[公式]趋近零时,只保留一个束缚态。
散射态部分,左侧[公式]时,波函数解析为[公式]。在势阱内部,[公式],而在右侧无入射波,我们有[公式]。四个边界条件给出[公式]和[公式]的表达式,进而计算透射系数[公式],当[公式]等于[公式]时,透射系数为1,对应于完全透射的能量[公式],它对应无限深方势阱的特性。
以上内容出自David J. Griffiths的《量子力学导论》。
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