先に学ぶ内容シュレーディンガー方程式力とは何か

波束に力が加わると運動方程式になる

電場の中の電子を、シュレーディンガー方程式だけで計算し、波束の中心を運動方程式の答えと重ねる。

波の計算の結果は、運動方程式の答えとどれだけ違うか

式から現象を説明する

  1. 1力が無いときの波の式を作るħω=⁠ħ²k²2m……
  2. 2波を重ねて波束を作るψ(x, t)=⁠∫ A(k) ei(kx − ωt) dk……
  3. 3波束の進む速さを求めるv=⁠dωdk=⁠ħkm……
  4. 4速さを運動量で書くv=⁠pm……
  5. 5力を入れるiħ ∂ψ∂t=⁠−(ħ²2m) ∂²ψ∂x²− F x ψ……
  6. 6力の項が波の位相を場所ごとに回すψ→⁠ψ × eiFxt/ħ……
  7. 7波数が時間とともに増えるk(t)=⁠k₀+⁠Ftħ……
  8. 8力が運動量を変えるdpdt=⁠F……
  9. 9運動方程式になるmdvdt=⁠F……
  10. ここから:力が場所で変わるとき
  11. 10力が場所で変わるときの平均の式を出すd⟨p⟩dt=⁠⟨F(x)⟩⁠,d⟨x⟩dt = ⟨p⟩m……
  12. 11波束が細いと、中心での力になるm d²⟨x⟩dt²≒⁠F(⟨x⟩)+⁠½ F″(⟨x⟩) σ²……
  13. 12ばねでは幅によらず一致するF = −kx⇒⁠F″ = 0……
  14. 13狭い山では運動方程式から外れるσ≳力の変わる長さ⇒⁠波束が2つに分かれる……
  15. 14重い物体では波束が広がらない広がる時間≒⁠2mσ²ħ……