Wednesday, December 26, 2012

经典弹性振子的最大动能和最大势能相等,都等于 E=0.5*k*A*A,平均动能和平均势能也相等,等于 E=0.25*k*A*A

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一个谐振子的能量为什么不能由振幅A决定

作者: 袁文玉 (站内联系TA) 收录: 2012-11-28 发布: 2012-11-26
一个谐振子振动,频率为V,那么其能量为hv,这是我们知道的。但是谐振子振动的时候也有振幅A,其能量也可以说是A2,难道这样说就是波动说了,不是量子说?疑惑中。。。。。。
hv只是说明能量是不连续的,是能量的量子。谐振子的总能量与激发态有关系,如处于第n个态,能量就是(n+1/2)hv. 而你所说的振幅A,就决定了n是多少,及k*A^2*0.5=(n+1/2)hv。 k 是弹性系数
2楼: Originally posted by linon1987 at 2012-11-26 1559
hv只是说明能量是不连续的,是能量的量子。谐振子的总能量与激发态有关系,如处于第n个态,能量就是(n+1/2)hv. 而你所说的振幅A,就决定了n是多少,及k*A^2*0.5=(n+1/2)hv。 k 是弹性系数
...
那按照你的意思,就是A决定了n的大小。那不就正说明了能量可以由A来确定吗?
3楼: Originally posted by 袁文玉 at 2012-11-26 2056
那按照你的意思,就是A决定了n的大小。那不就正说明了能量可以由A来确定吗?
...
是这个意思!
楼主把经典的谐振子概念和量子的谐振子概念搞混了
在经典谐振子中,例如弹簧振子,其能量与振幅和弹性系数有关
而单个量子谐振子的能量只取决于其频率v, 但大量量子谐振子组合(例如大量的光子组合成光波,光子频率可以不同),那么这个时候整个波的能量就与所有光子的相互作用的合成振幅有关,当然也与介质的折射率有关。
经典弹性振子的最大动能和最大势能相等,都等于 E=0.5*k*A*A,平均动能和平均势能也相等,等于 E=0.25*k*A*A
5楼: Originally posted by piaoyou88 at 2012-11-27 1356
楼主把经典的谐振子概念和量子的谐振子概念搞混了
在经典谐振子中,例如弹簧振子,其能量与振幅和弹性系数有关
而单个量子谐振子的能量只取决于其频率v, 但大量量子谐振子组合(例如大量的光子组合成光波,光子频 ...
但是一个量子谐振子振动的时候不是也有振幅吗》?
7楼: Originally posted by 袁文玉 at 2012-11-27 2240
但是一个量子谐振子振动的时候不是也有振幅吗》?...
量子谐振子应该只是用到了谐振的概念,而不是和经典谐振子一样作来回振动哈,单个量子谐振子应当不存在和经典振子概念中对应的振幅。
考虑时间比较短,不见得正确
经典的谐振子和量子的谐振子有所区别,但又有联系。
经典:振动强的态,其能量高,和A**2成比例。
量子:高激发态,其能量高,和hw(n+1/2)成比例。
可以认为经典的振动强的态,对应于量子的高激发态。
但是经典时的振幅,在量子情况没有对应之物。
量子力学中的波是几率波,不是机械波。这就是区别。
概率波的振幅本身就没有绝对意义,要不然我们怎么能做归一化呢?
和量子谐振子更像的是谐振腔中光场量子化,挺有意思的
11楼: Originally posted by sinomonster at 2012-12-03 2150
概率波的振幅本身就没有绝对意义,要不然我们怎么能做归一化呢?
和量子谐振子更像的是谐振腔中光场量子化,挺有意思的
注意楼主原文中的“振幅”并不是对波函数而言、而是对力学量x和p而言的。对于量子谐振子而言,x和p是算符,其振幅粗略地说,大约正比于粒子数n的平方根。从而,E=(n+1/2)hv. 当然,n越大则E越大。之所以说谐振子的能量决定于频率,是因为即使n=0, 谐振子的能量也不为零。
这个问题蛮有趣的
量子情况下,谐振子能量本征态的能量取决于量子数n,
而宏观下 体系总能量取决于运动周期内的振幅(或者最大势能)?
问题是 量子的能量本征态|n> 对应着经典的 x=Acos状态么?
好像没见过这一讨论。物理图像上,前者状态下,力学量x,p,x^2...测量结果不依赖时间,
后者状态下,力学量测量结果依赖时间..
这点上看,看起来 量子的能量本征态和经典的x=Acos不相互对应呀?
从路径积分的角度来看,量子下,相对应的是经典路径的几率幅,换到Sch图像中,x=Acos应该对应着含时Sch方程的解,并非能量本征态。取t=0时,波函数初始条件为 delta(x-0),边界条件为.....形式,求出的解在经典近似下 应该会回到Acos的形式......瞎猜的 没验证 不知对错
我觉得有个概念混淆了,能量和数量,在光子和光的说法中,还有一个概念叫做光强,我觉得光频率,就是谐振子的v,而光强就像是谐振子的A。那么光强是和什么联系的呢,是和单位时间和单位空间的光子数成正比的。所以我认为谐振子的A是对应于n,这个量应该不能归纳到能量里,而是数量!而v才真正体现了能量多少。比如说钢琴弹得好,100个二流钢琴家没有1个一流钢琴家有用;一百本垃圾书比不上一本真正的名著!

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