题目
将波函数在空间各点的振幅同时增大D倍,则粒子在空间的分布概率将[ ]A. 增大D2倍;B. 增大2D倍;C. 增大D倍;D. 不变。
将波函数在空间各点的振幅同时增大D倍,则粒子在空间的分布概率将[ ]
A. 增大D2倍;
B. 增大2D倍;
C. 增大D倍;
D. 不变。
题目解答
答案
D. 不变。
解析
本题考查波函数与概率密度的关系,以及归一化条件对概率分布的影响。关键点在于理解:
- 概率密度是波函数振幅的平方;
- 归一化条件要求总概率为1,当振幅变化时,需调整波函数以保持归一化,从而概率分布形状不变。
波函数与概率密度的关系
波函数 $\psi$ 的概率密度为 $|\psi|^2$。若振幅增大 $D$ 倍,新波函数为 $D\psi$,此时概率密度变为:
$|D\psi|^2 = D^2|\psi|^2$
若不考虑归一化,概率密度会增大 $D^2$ 倍(对应选项A)。
归一化条件的作用
实际中,波函数需满足归一化条件:
$\int |\psi|^2 dx = 1$
若振幅变为 $D\psi$,总概率变为:
$\int (D\psi)^*(D\psi) dx = D^2 \int |\psi|^2 dx = D^2$
为保持总概率为1,需调整波函数为 $\frac{1}{D}\psi$,此时概率密度仍为 $|\psi|^2$,与原分布一致。
结论
归一化条件强制概率分布不变,因此正确答案为 D。