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薛定谔方程与洛仑兹力完全相容

已有 4147 次阅读 2013-4-19 15:51 |个人分类:杂谈|系统分类:观点评述| 薛定谔, 洛仑兹

     看到这个题目,我想量子论信徒会十分愤怒,但这的确是一个事实。无论从物理还是数学,都可以非常简单地获得证明。

      从本质上讲,薛定谔方程是原子分子结构及其光谱服从的方程,是关于带电粒子稳定体系的理论。对于氢原子,可以模型化为电子在质子产生的中心场中的运动,服从的方程为:

$\hat{H}\Psi =ih\frac{\partial \Psi }{\partial t}$                                                                  (1)

其中(不好意思,h代表特殊符合h(bar)):

$\hat{H}=\sum (j)(-\frac{h^{2}}{2m_{j}}\frac{\partial^2 }{\partial q_j^2})+V(q_{j})$                              (2)

     对于电子在质子产生的中心力场的氢原子模型

$V(q_j)=-\frac{e^2}{4\pi \varepsilon _{0} r}$                                                            (3)

电子在中心场中所受静电力:

$F=\frac{\partial V}{\partial R}\vec{r}=\frac{e^2}{4\pi \varepsilon _0r^2}\vec{r}=-e\vec{E}=q\vec{E}$                        (4)

      很显然,公式(4)为经典电磁学中的常规洛仑兹力电场力部分是完全相同,此时可理解为忽略了运动产生的磁场力的常规洛仑兹力表达式,后来对氢原子光谱精确计算,加入“相对论效应”,在我看来实际是对磁场力部分影响的计算和修正。

     因此薛定谔方程是隐含了电子运动应该服从洛仑兹力控制要求的,两者是不矛盾,完全相容的。

        洛仑兹力要求电子作经典的轨道运动,而薛定谔方程描述了轨道本征振动时,相关物理量本征值应该满足的数学关系,此时与外场产生能量交换,表现为线光谱吸收或辐射。这就是我对这两个方程的物理理解。



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