Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Waarom neem je modulus van golffunctie?

We nemen de modulus vierkant van een golffunctie, $ | \ psi (x, t) |^2 $, om de volgende redenen:

1. Fysieke interpretatie:

* De golffunctie zelf, ψ (x, t), is een complexgewaardeerde functie die de waarschijnlijkheidsamplitude beschrijft van het vinden van een deeltje op een bepaalde positie x op tijdstip t.

* waarschijnlijkheidsamplitude is niet direct meetbaar. Het is een complex getal dat informatie bevat over de fase en grootte van de golffunctie.

* waarschijnlijkheidsdichtheid , aan de andere kant, is een meetbare hoeveelheid. Het vertegenwoordigt de kans om het deeltje in een gegeven gebiedsgebied te vinden.

* De modulus kwadraat, $ | \ psi (x, t) |^2 $, geeft ons de waarschijnlijkheidsdichtheid van het deeltje op een bepaald punt in ruimte en tijd.

2. Normalisatie:

* Wave -functies moeten worden genormaliseerd, wat betekent dat de totale waarschijnlijkheid om het deeltje in alle ruimte te vinden gelijk moet zijn aan 1.

* De integrale van de waarschijnlijkheidsdichtheid over alle ruimte moet gelijk zijn aan 1.

* Het nemen van de modulus vierkant zorgt ervoor dat de waarschijnlijkheidsdichtheid altijd een reële en positieve hoeveelheid is, waardoor de juiste normalisatie mogelijk is.

3. Real-waarde hoeveelheden:

* Fysieke hoeveelheden, zoals energie, momentum en positie, moeten reële getallen zijn.

* De modulus in het kwadraat van de golffunctie zorgt ervoor dat de verwachtingswaarden van deze fysieke hoeveelheden reëel en fysiek zinvol zijn.

4. Born's Rule:

* Born's Rule is een fundamentele postulaat in de kwantummechanica waarin stelt dat de kans op het vinden van een deeltje in een bepaald ruimtegebied evenredig is met het kwadraat van de grootte van de golffunctie in dat gebied.

* De modulus kwadraat van de golffunctie komt direct overeen met deze regel en biedt de waarschijnlijkheidsinterpretatie van de golffunctie.

Samenvattend:

Het nemen van de modulus in het kwadraat van de golffunctie is essentieel om:

* Verkrijg de kansdichtheid van het deeltje.

* Zorg voor een juiste normalisatie van de golffunctie.

* Bereken reële gewaardeerde verwachtingswaarden voor fysieke hoeveelheden.

* Houd aan de regel van Born, die de probabilistische interpretatie van de kwantummechanica biedt.