题目
当粒子处于定态时,下列表述中错误的是___A. 定态波函数可以分解为空间和时间的函数B. 系统的总能量是常数。C. 系统的的位置是确定的。D. 粒子概率密度与概率流密度与时间无关
当粒子处于定态时,下列表述中错误的是___
A. 定态波函数可以分解为空间和时间的函数
B. 系统的总能量是常数。
C. 系统的的位置是确定的。
D. 粒子概率密度与概率流密度与时间无关
题目解答
答案
C. 系统的的位置是确定的。
解析
定态是量子力学中的重要概念,其核心特征是概率密度和概率流密度不随时间变化。本题需判断错误描述,关键点在于理解定态的性质:
- 波函数分离性:定态波函数可分解为空间和时间函数的乘积。
- 能量确定性:系统具有确定的能量。
- 位置不确定性:尽管概率密度固定,但位置仍存在固有不确定性。
- 时间无关性:概率密度和概率流密度与时间无关。
错误选项往往混淆“概率分布确定”与“位置确定”。
选项分析
A. 定态波函数可以分解为空间和时间的函数
定态波函数形式为 $\psi(\mathbf{r},t)=\psi(\mathbf{r})e^{-iEt/\hbar}$,明确体现空间部分 $\psi(\mathbf{r})$ 和时间部分 $e^{-iEt/\hbar}$ 的分离。正确。
B. 系统的总能量是常数
定态对应确定的能量本征值 $E$,总能量恒定。正确。
C. 系统的位置是确定的
错误。定态中位置的概率密度固定,但根据不确定性原理,无法确定粒子的精确位置。例如,氢原子基态中电子在核周围概率云分布固定,但每次测量位置可能不同。
D. 粒子概率密度与概率流密度与时间无关
定态特性保证 $\rho(\mathbf{r},t)=|\psi(\mathbf{r})|^2$ 和概率流密度 $j(\mathbf{r},t)$ 与时间无关。正确。