动量表象的薛定谔方程

             

Prerequisite 薛定谔方程

   本文使用原子单位制.一维薛定谔方程为

\begin{equation} -\frac{1}{2m} \frac{\partial^{2}}{\partial{x}^{2}} \psi(x, t) + V(x,t)\psi(x,t) = \mathrm{i} \frac{\partial}{\partial{t}} \psi(x,t) \end{equation}
先来看一维的情况:可以证明,如果 $V(x,t)$ 关于 $x$ 可以被泰勒展开,那么动量表象的薛定谔方程为
\begin{equation} -\frac{k^2}{2m}\varphi(k, t) + V \left( \mathrm{i} \frac{\partial}{\partial{k}} \right) \varphi(k, t) = \mathrm{i} \frac{\partial}{\partial{t}} \varphi(k,t) \end{equation}

   证明:把

\begin{equation} \psi(x,t) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}}\int_{-\infty}^{+\infty} \varphi(k,t) \mathrm{e} ^{ \mathrm{i} kx} \,\mathrm{d}{x} \end{equation}
代入eq. 1 ,再利用eq. 19 即可.证毕.

   从另一种方式来理解,表象无关的薛定谔方程为

\begin{equation} \hat{H} \left\lvert \psi \right\rangle = \mathrm{i} \frac{\partial}{\partial{t}} \left\lvert \psi \right\rangle \end{equation}
\begin{equation} \hat{H} = \frac{ \hat{p} ^2}{2m} + V( \hat{x} ) \end{equation}
而动量表象中 $ \hat{p} = p$,$ \hat{x} = \mathrm{i} \partial/\partial k $,代入即可.

  

未完成:例子

   类似地,动量表象得三维薛定谔方程为

\begin{equation} -\frac{ \boldsymbol{\mathbf{k}} ^2}{2m}\varphi( \boldsymbol{\mathbf{k}} , t) + V \left( \mathrm{i} \boldsymbol\nabla _k \right) \varphi( \boldsymbol{\mathbf{k}} , t) = \mathrm{i} \frac{\partial}{\partial{t}} \varphi( \boldsymbol{\mathbf{k}} ,t) \end{equation}

         

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