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薛定谔方程

1926
  • Erwin Schrödinger
Physicist's workspace with Schrödinger Equation and quantum mechanics materials.

(图片仅供参考)

这是量子力学中的一个基本方程。 力学 that describes how the quantum state of a physical system changes over time. It is a linear 偏微分 equation for the wavefunction, [latex]\Psi(x, t)[/latex]. The time-dependent version is [latex]i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi = \hat{H}\Psi[/latex], where [latex]\hat{H}[/latex] is the 汉密尔顿 运算符,表示系统的总能量。

The Schrödinger equation is the quantum mechanical counterpart to Newton’s second law in classical mechanics. While Newton’s law predicts the trajectory of a particle, the Schrödinger equation predicts the future behavior of a system’s wavefunction. The wavefunction, [latex]\Psi[/latex], is a complex-valued probability amplitude, and the square of its magnitude, [latex]|\Psi|^2[/latex], gives the probability density of finding the particle at a given position and time. The equation comes in two main forms: time-dependent and time-independent.

含时薛定谔方程 (TDSE),[latex]ihbarfrac{partial}{partial t}Psi(x, t) = hat{H}Psi(x, t)[/latex],描述了随时间演化的系统。不含时薛定谔方程 (TISE),[latex]hat{H}Psi(x) = EPsi(x)[/latex],用于描述处于稳态的系统,其中能量 [latex]E[/latex] 为常数。求解给定势能下的 TISE 方程,可以得到允许的能量本征值 ([latex]E[/latex]) 和相应的能量本征函数 ([latex]Psi[/latex]),它们代表了系统的稳定状态,例如原子中的电子轨道。哈密​​顿算符 [latex]hat{H}[/latex] 由总能量(动能加势能)的经典表达式构造而成,方法是将经典变量替换为其对应的量子算符。对于单个非相对论粒子,[latex]hat{H} = -frac{hbar^2}{2m}nabla^2 + V(x, t)[/latex]。

UNESCO Nomenclature: 2210
- 量子物理学

类型

抽象系统

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 哈密​​顿力学(1833年)
  • 德布罗意的波粒二象性假设(1924 年)
  • 矩阵力学(海森堡,1925)
  • 经典波动方程

应用程序

  • 预测原子和分子轨道(量子化学)
  • 设计半导体器件
  • 模拟核反应
  • 了解超导性
  • 量子计算算法设计

专利:

NA

潜在创新理念

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相关术语:薛定谔方程、波函数、哈密顿算符、量子态、偏微分方程、量子力学、概率振幅、能级。

历史背景

薛定谔方程

1922
1924
1925
1926
1926
1927
1930
1921
1924
1924
1925
1926
1927
1927
1930

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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