Treść książki

Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
18
8.Podstawymechanikikwantowejistrukturaelektronowaatomów
Przedstawionawyżejstatystycznainterpretacjasensufizycznegofunkcjifalowej,za-
proponowanaprzezM.Borna,wiążesięściślezdanymi,któremożnauzyskaćnadrodze
doświadczalnej.Naprzykładwiązkaelektronówpadającanakryształdajeukładpier-
ścienidyfrakcyjnych,którepowstająprzezuderzenieokliszęfotograficznąbardzodużej
liczbyelektronówzrozproszonejwiązki.Pojedynczyelektronwytworzyłbytylkojeden
punkt,któryprzypadłbynajprawdopodobniejtam,gdziezaczernieniepierścienijestnaj-
większe.Napodstawierozkładuzaczernieńnakliszymożemytylkookreślić,wktórych
miejscachznalezienieelektronuzrozproszonejwiązkijestbardziejprawdopodobne,
wktórychzaśmniej,natomiastniemożemywżadensposóbprzewidziećdokładnie
miejsca,naktórepadniepojedynczyelektron.
Zewzględunaswefizyczneznaczeniefunkcjefalowemusząspełniaćkilkawarun-
kówformalnych:musząbyćjednowartościowe,skończone(tj.mającewkażdympunkcie
przestrzeniskończonąwartość),ciągłewrazzeswymipierwszymipochodnymiwzglę-
demwspółrzędnychicałkowalnewrazzkwadratem.Tenostatniwarunekwiążesię
zwymaganiem,abydlaunormowanejfunkcjifalowej
ψψdr=1
(8.29)
przyczymcałkowanierozciągniętejestnacałąprzestrzeńkonfiguracyjną,awięcznak
całkisymbolizujekrótko3N-krotnącałkęoznaczonąwgranicachzmiennościwszyst-
kichwspółrzędnychpołożenia.Spełnieniewarunku(8.29)oznaczapoprostu,żeznale-
zienierozpatrywanejcząstki(czyukładucząstek)wdostępnejjejprzestrzenijestpewne
(W=1).Funkcjęfalowąspełniającąwarunek(8.29)nazywamyznormalizowaną.
8.2.4.Drugipostulatmechanikikwantowej
Drugipostulatmechanikikwantowejstwierdza,żekażdejobserwowanejwielkości
dynamicznejukładuodpowiadapewienliniowy,hermitowskioperator(patrzD.6).
Postulattennależyrozumiećnastępująco:wmechaniceklasycznejopisujemyob-
serwowalnewielkościdynamicznecharakteryzująceukład(np.momentpędu,energię
iin.)pewnymifunkcjamiwspółrzędnychpołożeniaiskładowychpędu.Wmechanice
kwantowejzastępujemytefunkcjeodpowiednimioperatorami.
Wystarczającydonaszychcelówsposóbwykonaniategomożnaująćnastępująco:
a)piszemyklasycznewyrażenieprzedstawiająceobserwowalnąwielkośćjakofunk-
cjęwspółrzędnychipędów,
b)wwyrażeniutymzastępujemywspółrzędnepołożeniaprzezoperatorymnożenia
przeztewspółrzędne(cosprowadzasiędopozostawieniawspółrzędnychwniezmienio-
nejpostaci),awmiejscekażdejskładowejpędupqwprowadzamyoperatorróżniczkowy:
pq
ˆ
2πi
h
∂q
=
h
¯
i
∂q
(8.30)