已经粒子运动的波函数形式为 psi(x) = e^ix,下列波函数中与其表述为同一粒子的波函数是()A. psi(x) = e^i(x+2)B. psi(x) = 2e^ixC. psi(x) = e^-ixD. psi(x) = 2e^-2ixE. psi(x) = e^i(x-1)
A. $\psi(x) = e^{i(x+2)}$
B. $\psi(x) = 2e^{ix}$
C. $\psi(x) = e^{-ix}$
D. $\psi(x) = 2e^{-2ix}$
E. $\psi(x) = e^{i(x-1)}$
题目解答
答案
A. $\psi(x) = e^{i(x+2)}$
E. $\psi(x) = e^{i(x-1)}$
解析
关键知识点:同一粒子的波函数必须满足概率密度相同,即仅相差一个绝对值为1的相位因子(形式为$e^{i\alpha}$,$\alpha$为实数)。
解题核心思路:
将每个选项的波函数与原函数$\psi(x)=e^{ix}$比较,判断是否仅相差一个与$x$无关的常数因子$e^{i\alpha}$。若存在其他差异(如系数不为1、指数部分含$x$的函数),则不符合条件。
选项分析
选项A:$\psi(x)=e^{i(x+2)}$
分解为:
$e^{i(x+2)} = e^{ix} \cdot e^{i \cdot 2}$
仅相差常数因子$e^{i \cdot 2}$,满足条件。
选项B:$\psi(x)=2e^{ix}$
分解为:
$2e^{ix} = e^{ix} \cdot 2$
相差实数因子$2$,不符合$e^{i\alpha}$形式。
选项C:$\psi(x)=e^{-ix}$
分解为:
$e^{-ix} = e^{ix} \cdot e^{-2ix}$
相差因子$e^{-2ix}$,与$x$相关,不符合条件。
选项D:$\psi(x)=2e^{-2ix}$
分解为:
$2e^{-2ix} = e^{ix} \cdot 2e^{-3ix}$
相差因子$2e^{-3ix}$,既含$x$相关项又含系数$2$,不符合条件。
选项E:$\psi(x)=e^{i(x-1)}$
分解为:
$e^{i(x-1)} = e^{ix} \cdot e^{-i}$
仅相差常数因子$e^{-i}$,满足条件。