7.1 Eén-dim Schrödingervergelijking

De golf die een quantumdeeltje beschrijft wordt de 'golffunctie' genoemd. In het geval van een quantumdeeltje-in-een-doosje wordt stilzwijgend aangenomen dat deze golffunctie gegeven wordt door een sinusfunctie ψ(x)=A⋅sin(k⋅x) met amplitude A en golfgetal k=2π/λ .

De berekening van de tweede afgeleide van deze golffunctie geeft de golfvergelijking: d 2 ψ(x) d x 2 =− k 2 ⋅ψ(x) Invullen van de debroglie-relatie k=(2π/h)m⋅v resulteert in de Schrödingervergelijking (1-dimensionaal, stationair) zoals hiernaast weergegeven.1 Hierin is de totale energie E de som van de kinetische energie en de potentiële energie V(x) van het quantumdeeltje.

In het voorbeeld hieronder wordt een oplossing berekend voor een vrij quantumdeeltje, d.w.z. V(x)=0 . In de modelregels is de coördinaat x genormeerd op de debroglie-golflengte λ B en de energie op de kinetische energie E k van het quantumdeeltje.

Formules uit Binas:

d 2 ψ(x) d x 2 + 8 π 2 ⋅m h 2 ( E−V(x) )⋅ψ(x)=0 E= 1 2 m⋅ v 2 +V(x) λ B =h/m⋅v

Differentievergelijkingen:

ψ ″ =−γ⋅( E−V )⋅ψ Δ ψ ′ = ψ ″ ⋅Δx Δψ= ψ ′ ⋅Δx

Notatie

ψ ″ := d 2 ψ/d x 2 =d ψ ′ /dx ψ ′ :=dψ/dx γ:=2m/ ℏ 2 ℏ:=h/2π

Dimensieloze grootheden

x→ λ B ⋅x  λ B = 2m E k /h ψ ″ → λ B −2 ⋅ ψ ″ E→E/ E k   E k =(m⋅ v 2 )/2 γ→ λ B 2 ⋅ E k ⋅γ= (2π) 2

Modelregels

ψ ″ =−γ⋅E⋅ψ ψ ′ = ψ ′ + ψ ″ ⋅dx ψ=ψ+ ψ ′ ⋅dx x=x+dx

Grafisch model

Schrodingervergelijking