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大致浏览了一下,这是一个用数值试探解法解本征振动模式的方法,思路相当直观(对于我这样理解不了高级方法的,也很喜欢这样的方法)。
在费曼物理学讲义第三册16章6节,“量子化能级”,提示过类似的方法。那本书写成于1960年代早期,计算机数值方法刚刚起步。
基本思路是把待求的本征模波函数(量子力学管它叫定态波函数)分解成两个函数相乘,这里假设为A和B相乘。A只以时间坐标为自变量,B只以空间坐标为自变量。为什么可以这么分呢?因为本征振动模式的特点是随时间简谐变化,可以如此分解。
然后时间部分A自然按照普朗克关系E=h*f按照时间简谐推演。
空间部分按照德布罗意关系P=h*k按照空间简谐推演。
E和P的关系由粒子能量和势阱函数的关系得到。对于经典情形就是 E总=E动+E势。动能E动和动量P由经典力学关系 E动=P^2/2m 关联。
有了这些关系,即可在空间中从边界开始逐步推演波函数B了。注意要点是k随空间的势能而逐点改变。
推到另外的边界后,观察收敛和对称情况。根据观察到的信息,修改初始条件重新推演,直到得到满足条件的解。这些解可以有多个,对应多个本征模式。
把这里的物理参数改换一下,可以应用于很多其它物理问题。比如说,我过去研究多模光纤的传输模时,曾经编过一个原理基本相同的matlab程序,可以精确地导出多模光纤的所有传输模。令人惊叹的是,如此简单的方法,得到的结果精度居然超过我旁边一博士用三维电磁建模程序得到的结果。