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埃伦费斯特定理.doc

上传人:weiwoduzun 文档编号:2988829 上传时间:2018-10-01 格式:DOC 页数:4 大小:146KB
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资源描述

1、埃伦费斯特定理编辑量子力学里,埃伦费斯特定理(Ehrenfest theorem)表明,量子算符的期望值对于时间的导数,跟这量子算符与哈密顿算符的对易算符,两者之间的关系,以方程表达为 1;其中, 是某个量子算符, 是它的期望值, 是哈密顿算符, 是时间, 是约化普朗克常数。埃伦费斯特定理是因物理学家 保罗埃伦费斯特命名。在量子力学的海森堡绘景里,埃伦费斯特定理非常显而易见;取海森堡方程的期望值,就可以得到埃伦费斯特定理。埃伦费斯特定理与哈密顿力学的刘维尔定理密切相关;刘维尔定理使用的泊松括号,对应于埃伦费斯特定理的对易算符。实际上,从根据经验法则,将对易算符换为泊松括号乘以 ,再取 趋向于

2、0 的极限,含有对易算符的量子定理就可以改变为含有泊松括号的经典定理。导引编辑假设,一个物理系统的量子态为 ,则算符 的期望值对于时间的导数为薛定谔方程表明哈密顿算符 与时间 的关系为。其共轭复数为。因为哈密顿算符是厄米算符, 。所以,。将这三个方程代入 的方程,则可得到。所以,埃伦费斯特定理成立:。实例编辑使用埃伦费斯特定理,可以简易地证明,假若一个物理系统的哈密顿量显性地不含时间,则这系统是保守系统。从埃伦费斯特定理,可以计算任何算符的期望值对于时间的导数。特别而言,速度的期望值和加速度的期望值。知道这些资料,就可以分析量子系统的运动行为。保守的哈密顿量编辑思考哈密顿算符 :。假若,哈密顿

3、量显性地不含时间, ,则,哈密顿量是个常数 。位置的期望值对于时间的导数编辑试想一个质量为 的粒子,移动于一维空间其哈密顿量 是;其中, 为位置, 是动量, 是位势。应用埃伦费斯特定理,。由于 ,位置的期望值对于时间的导数等于速度的期望值:。这样,可以得到动量 的期望值。动量的期望值对于时间的导数编辑应用埃伦费斯特定理,。由于 与自己互相交换,所以, 。又在坐标空间里,动量算符 不含时间: 。所以,。将泊松括号展开,。使用乘法定则,。在量子力学里,动量的期望值对于时间的导数,等于作用力 的期望值。经典极限编辑取经典极限 2, ,则可得到一组完全的量子运动方程:,。这组量子运动方程,精确地对应于经典力学的运动方程:,。取“经典极限” ,量子力学的定律约化为经典力学的定律。这结果也时常被称为 埃伦费斯特定理。这经典极限是什么呢?标记 为 。设定 。泰勒展开 于 :。由于 , ,。这近似方程右手边的第二项目就是误差项目。只要这误差项目是可忽略的,就可以取经典极限。而这误差项目的大小跟以下两个因素有关:一个是量子态对于位置的不可确定性。另一个则是位势随着位置而变化的快缓。

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