波函数是量子力学中描写微观系统状态的函数。在经典力学中,用质点的位置和动量(或速度)来描写宏观质点的状态,这是质点状态的经典描述方式,它突出了质点的粒子性。由于微观粒子具有波粒二象性,粒子的位置和动量不能同时有确定值(见测不准关系),因而质点状态的经典描述方式不适用于对微观粒子状态的描述,物质波于宏观尺度下表现为对几率波函数的期望值,不确定性失效可忽略不计。
[1]量子力学假设一:对于一个微观体系,他的任何一个状态都可以用一个坐标和时间的连续、单值、平方可积的函数Ψ来描述。Ψ是体系的状态函数,它是所有粒子的坐标函数,也是时间函数。
(Ψ)Ψdτ为时刻t及在体积元dτ内出现的概率。Ψ是归一化的:∫(Ψ)Ψdτ=1式中是对坐标的全部变化区域积分。(注:(Ψ)指Ψ的共厄复数)
[2]量子力学假设二:体系的任何一个可观测力学量A都可与一个线性算符对应,算符按以下规律构成:
(1)坐标q和时间t对应的算符为用q和t来相乘。
(2)与q相关联的动量p的算符{p}=-i(h/(2π))(d/dq)(注:d指偏微分,以后不特别说明都指偏微分)
(3)对任一力学量{A}先用经典方法写成q,p,t的函数A=A(q,p,t)则对应的算符为:{A}=A(q,-i(h/(2π))(d/dq),t)
则:能量算符为:{H}=-h^2/(8π^2m)△+V(其中△为拉普拉斯算符)
△=d^2/dx^2+d^2/dy^2+d^2/dz^2(直角坐标)
△=(1/r^2)d(r^2d/dr)/dr+(1/(r^2sinθ))d(sinθd/dθ)/dθ+(1/(r^2sin^2θ))d^2/dφ^2(球坐标)
角动量算符:
{L[x]}=-i(h/(2π))(yd/dz-zd/dy)
{L[y]}=-i(h/(2π))(zd/dx-xd/dz)
{L[z]}=-i(h/(2π))(xd/dy-yd/dx)
L^2={L[x]}^2+{L[y]}^2+{L[z]}^2