如果一个粒子只有两个可能位置,其波函数如何?有何意义?
波函数两个 函数叠加。
举例而言:如果仅可能出现在 和 处,并且出现在两处的可能性各为50%。
则
暂时想不出真实的模型以及其实际意义。
既然题主是问粒子的「波函数」,所以一般考虑粒子是纯态的情形(混合态不能用单一波函数表示,一般用密度矩阵)。设位置为 ,这样粒子波函数的一般的描述是:
,其中
注意这里的 函数是不能归一化的,因此题主所述的情况只是一种理想情形(根据测不准原理,位置趋于0必然导致动量发散,上面波函数不代表实际物理态),量子力学中粒子的位置是不能完全确定的。
上面的形式稍作修改或许更能明白参数的意义:
其中 是全局相位,在物理上不产生任何可观测效应; 是相对相位,实验中一般通过干涉来测量。
当然,如果是混态的话,就是由大量这样的体系构成的系综 构成的密度矩阵来确定,这样的体系也是不唯一的, 取值也未必只有两种,但是每一个 都具有上面的形式,只不过参量不同。
波函数光看形式的话应该是两个 函数相加,抱歉实在想不出这样的物理实体,所以也不知道意义。
两个位置本征态的叠加,δ函数
类似自旋呀。
波函数有两个状态,位置1和位置2。位置1的状态记为|1&>, 位置2的则是|2&>。
定义哈密顿量H,显然有
H|1&>=E1|1&>,H|2&>=E2|2&>,在相互作用下,
[A,H]=ihA』,很容易得到A|i&>的波函数。
最后,讨论一下只有两个位置的波函数的哈密顿量的形式吧。
设两点分别为A,B,则从A点到B点的一条可能的路径为f(t,A,B),注意到时间是连续的,空间是离散的。
设两点的距离为D,则可能的路径可定义为
Dn,n为跃迁的次数。其可写为
L=D∑delta(ti)
定义坐标为x,x=0或D,显然,x』=dx/dt=D delta(t)
于是,广义动量可定义为
p=dL/dx』=∑zeta(ti)
于是dL/dp=2Ddelta(t)
则哈密顿量 H=pdL/dp-L=L
其中L=D(∑zeta(ti))delta(t)
考虑薛定谔方程
H|x&>=ih|x』&>,
我们有,
D(∑zeta(ti))delta(t)dt|x&>=ihd|x&>
则有
D(∑zeta(ti))+ih|x&>=ih|x(t+T)&>
于是有
(D/ih p+1)|x&>=|x(t+T)&>
设|x&>=[a,b]
于是p=[-1,1;1,-1],p的本征值p0等于0或ih/D。
显然,x=D/2[1,0;0,-1],x的本征值等于±D/2。
容易验证,Δ(x)=D时,Δ(p)=h/D
显然,满足不确定性关系。
这个粒子可能在一个双-δ势阱内,这时的波函数为αδ(x-x1)+βδ(x-x2)具体取决于系统的哈密顿量。但这个系统不是很合理,一个无限窄的无限深势阱内粒子的能量是无穷的,因此无法了解此系统的物理意义。
另一种可能是这个粒子处于混合态,这时候的粒子不能用波函数来表示,而是密度矩阵来表示,造成此态的原因可能是因为对于系统不够了解,例如测量失误导致可能有两个位置。当测量时波函数会塌缩于一点,只不过我们不知道具体是这两个中的哪一个,因此形成了混态。