方程式零级近似显然是无微扰时的定态薛定谔方程式,同样还可以列出准确到,等各级的近似方程式。
级微扰求级微扰修正只需要求解。
由于厄米,的本征函数系系展开将此式代入的近似薛定谔方程中的为求出展开系数,以左乘上式并对全空间积分,利用系的正交归性后,得当时,得当时,得那么接下来计算,利用的归条件,在准确到数量级后,又因波函数归由相应的级修正给出,这样我们可以说,微扰论其实也是种逐步逼近法。
关于的讨论由得出,若设我们将看成个可变化的参数,则显然当时,,这时体系未受到微扰的影响当时,,微扰全部加进去了。
因此可以想象体系当从缓慢变化到的过程,也就是体系从无微扰的状态逐步变成有微扰的状态的过程。
海曼费曼定理设是的函数,因此他的本征方程和归条件为由上式得上式就是费曼海曼定理,它通过对微扰参数的积分给出了含微扰的能量和无微扰能量之差。
简并定态微扰论理论简述除维束缚态外,般情况下均有简并,因此简并微扰比非简并微扰更具有普遍性,可以说,简并微扰是非简并微扰的特例。
假定的第个能级有度简并,即对应于有个本征函数。
与简并微扰不同,现在由于不知道在这个本征函数中应该取哪个作为无微扰本征函数。
因此,简并微扰要解决的第个问题就是如何适当选择零级波函数进行微扰计算。
设的本征方程是归化条件是的本征方程是由于是完备系,将按展开后,得将此式代入上式得以左乘上式两端,对全空间进行积分后有其中按微扰的精神,将的本征值和在表象中的本征函数按的幂级数作微扰展开后得再将这两式代入比较上式给出的两端的同次幂,给出如果讨论的能级是第个能级,即,由的次幂方程式得即是个待定的常数。
再由级近似下的薛定谔方程得在上式中,当,得能级的级修正为为方便书写起见,略去指标,记同能级中,不同简并态,之间的矩阵元,为,。
因此,上式可改写为上式是个以系数为未知数的线性齐次方程组,它有非零解的条件是其系数行列式为零,即这是个次的久期方程。
由这个久期方程可以解出的个根得将代入上式得必为纯虚数,即为实数。
准确到的级近似,微扰后体系的波函数是上式表明,的贡献无非是使波函数增加了个无关紧要的常数相位因子,那么,不失普遍性,可取因此,准确到级近似,体系的能级和波函数是上式表明,准确到级近似,在无微扰能量表象中的对角元给出能量的级修正,非对角元给出波函数的级修正。
二级修正求二级修正需要求解与求级修正的步骤相似,将二级修正波函数按展开将此式代入上式得以左乘上式,并对全空间进行积分后得当时,得,考虑到,由上式得当时,由上式得至于,同样可以由波函数的归条件算出,由得或同样,若取为实数,那么由上式得综合上述,准确到二级近似吗,体系的能级和波函数是同理,其他各级近似也可用类似的方法算出。
非简并定态微扰的讨论由微扰后的能级可知,微原来相应于第个能级的各个简并本征函数的线性组合,其组合系数由久期方程决定。
般地,如果久期方程无重根,将求得的代入原则上可以求出组不同的解,那么可以求出个零级近似的波函数。
简并定态微扰论的讨论简并来自对守恒量的不完全测量。
每个守恒量对应于种对称性。
若由这个次的久期方程解出的无重根,那么,无微扰能级经微扰后分裂为条,它们的波函数由各自对应的表示。
这时,简并将完全消除,原来带来简并的对称性或守恒量将发生或缺。
同理,若有重根,只要不是重根,都将部分地消除简并,引起部分对称或缺。
经过重新组合后的零级波函数彼此互相正交,满足。
在属于的维子空间中,若经过非简并微扰方法重新组合后的为基矢,则有由上式可知,在经过非简并微扰方法处理后的简并态构成的子空间中,对应对角矩阵。
因此,简并微扰方法的主要精神在于重新组合简并态的零级波函数,使得在简并态子空间中对角化。
在经过这样的处理后,能量的级修正,与非简并微扰的公式完全相同。
简并微扰的核心问题在于对简并子空间的基底的选择,在于重新选择零级波函数以使得在简并子空间对角化,则对角线上的元素就是能量的本征值。
若最初的零级的简并波函数本身就能使得对角化,即则,由将得出。
无须再去重新组合零级波函数。
简并微扰可类似于非简并微扰的方法处理。
结束语在量子力学中,由于体系的哈密顿函数比较复杂,往往不能求得准确的,,而只能求得近似解。
因此用来求问题的近似解的方法,就显得很重要。
那么,在上文,我们分别讨论了非简并定态微扰论和简并定态微扰论,并简单论述了它的理论推导。
由此,我们可以得知,近似方法的精神就是从简单问题的精确解出发来求比较复杂的问题的近似解。
近似方法除了上文介绍的非简并定态微扰理论和简并定态微扰理论外,还有含时微扰理论和变分法等等。
参考文献苏如铿量子力学高等教育出版社周世勋量子力学教程高等教育出版社曾谨言量子力学卷第版科学出版社钱伯初量子力学高等教育出版社,刘觉平普通高等教育十五国家级规划教材量子力学高等教育出版社张永德量子力学科学出版社普通高等教育十五国家级规划教材曾谨言量子力学导论北京大学出版社出版钱伯初,曾谨言量子力学习题精选与剖析科学出版社出版,年第二版。
,,的第个能级的修正,就要求无简并,它相应的波函数只有个。
其他能级既可以是简并的,也可以不是简并的。
的能级组成分立谱,或者严格点说,至少必须要求通过微扰来计算它的修正的那个能级处于分立谱内,是束缚态。
在满足上述条件下,可利用定态非简并微扰论从已知的的本征值和本征函数近似求出的本征值和本征函数。
为表征微扰的近似程度,通常可引进个小的参数,将写成,将的微小程度通过反映出来。
体系经微扰后的薛定谔方程是将能级和波函数按展开,,分别表示能级和波函数的级,二级修正。
将上两式代入薛定谔方程中得然后比较上式两端的的同次幂,可得出各级近似下的扰实限制了工件的个自由度。
定位误差的分析如图纸所示,工件以外圆柱面在定位元件的止口中定位,加工宽的槽,要求槽的对称度的定位误差。
分析对称度的工序基准的轴线与定位基准的轴线不重合,≠。
工件定位基准与止口定位基准不重合,≠。
定位基准可以任意方向移动。
计算同轴度误差这种定位方式的定位误差太大,很难保证槽的对称度要求。
其原因方面是定位基准与工序基准不重合,另方面是定位基面的公差太大。
解决以上问题的措施是方案二改用孔定位,使。
同时,由于孔的公差较小,也将缩小。
计算此时同轴度误差方案三提高定位基准面的制造精度,缩小,如可将提高到,止口定位基准面的直径改为经过计算比较,通过方案二的这种方式,能够满足槽的对称度要求。
夹具的结构设计夹具的总体结构为盘类形状。
定位元件的选择及要求本夹具选用的定位元件是个定位销和个定位盘。
定位销采用的短圆柱销,因为这种类型的销适用与直径在以下的孔定位。
限制了水泵叶轮个自由度。
用个定位盘上的面限制水泵叶轮底面的个自由度。
定位盘的定位基准面必须有足够的精度,因为工件的定位是通过定位副的接触实现的,定位盘的精度直接影响工件的定位精度,因此,该定位盘基面应有足够的精度,以适应水泵叶轮的加工要求。
该定位盘应有足够的刚度和强度,定位盘不仅限制工件的自由度,还有支撑工件,承受夹紧力和切削力的作用,所以应该有足够的刚度和强度,以免使用中变形或破坏。
定位盘的耐磨性要好,水泵叶轮的装卸会磨损定位元件的定位基面,导致定位精度下降。
定位盘的工艺性要好,定位盘的结构要求简单,合理,便于加工,装配和更换。
定位盘的材料。
夹紧元件的选择本夹具夹紧元件,采用移动压板。
夹具体的设计夹具材料选用,盘类结构。
夹具体采用铸件。
具。
其设计本方案与实际生产相吻合,能够解决企业些基本的实际问题。
本设计方案和类似的夹具相比,能正确的解决个零件在加工中的定位夹紧以及工艺路线安排工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量。
但是还有些地方做的不够完善,需要进步改进和研究,本夹具设计对夹紧力的计算只是粗略的估算,车夹具安装还需要调试,夹具的夹紧改为其他夹紧方式可能会更好的提高生产效率。
此外经过最后检查发现铣夹具上缺少个对刀块根据铣床夹具的结构我选择了侧装对刀块。
在此补充说明。
能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的知识。
提高了机构设计能力,通过设计夹具训练,获得根据被加工零件的加工要求,设计出高效省力经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。
学会使用手册以及图表资料,掌握与夹具设计有关的各种资料的名称出处,做到了熟练运用。
总而言之,通过这次毕业设计,我对自己不久未来将要从事的工作进行了次很好的适应性的训练,从中锻炼了自己独立分析问题解决问题的能力,也为以后从事的工作铺垫了基石。
由于本人能力经验等各方面不足的限制,所在设计中难免有不足之处,欢迎参考查阅者给予批评指正。
致谢论文脱稿之际,特此感谢指导来是诸老师讲解新技术提供具有代表性的课题材料,以及在我遇到难题时方程式零级近似显然是无微扰时的定态薛定谔方程式,同样还可以列出准确到,等各级的近似方程式。
级微扰求级微扰修正只需要求解。
由于厄米,的本征函数系系展开将此式代入的近似薛定谔方程中的为求出展开系数,以左乘上式并对全空间积分,利用系的正交归性后,得当时,得当时,得那么接下来计算,利用的归条件,在准确到数量级后,又因波函数归由相应的级修正给出,这样我们可以说,微扰论其实也是种逐步逼近法。
关于的讨论由得出,若设我们将看成个可变化的参数,则显然当时,,这时体系未受到微扰的影响当时,,微扰全部加进去了。
因此可以想象体系当从缓慢变化到的过程,也就是体系从无微扰的状态逐步变成有微扰的状态的过程。
海曼费曼定理设是的函数,因此他的本征方程和归条件为由上式得上式就是费曼海曼定理,它通过对微扰参数的积分给出了含微扰的能量和无微扰能量之差。
简并定态微扰论理论简述除维束缚态外,般情况下均有简并,因此简并微扰比非简并微扰更具有普遍性,可以说,简并微扰是非简并微扰的特例。
假定的第个能级有度简并,即对应于有个本征函数。
与简并微扰不同,现在由于不知道在这个本征函数中应该取哪个作为无微扰本征函数。
因此,简并微扰要解决的第个问题就是如何适当选择零级波函数进行微扰计算。
设的本征方程是归化条件是的本征方程是由于是完备系,将按展开后,得将此式代入上式得以左乘上式两端,对全空间进行积分后有其中按微扰的精神,将的本征值和在表象中的本征函数按的幂级数作微扰展开后得再将这两式代入比较上式给出的两端的同次幂,给出如果讨论的能级是第个能级,即,由的次幂方程式得即是个待定的常数。
再由级近似下的薛定谔方程得在上式中,当,得能级的级修正为为方便书写起见,略去指标,记同能级中,不同简并态,之间的矩阵元,为,。
因此,上式可改写为上式是个以系数为未知数的线性齐次方程组,它有非零解的条件是其系数行列式为零,即这是个次的久期方程。
由这个久期方程可以解出的个根得将代入上式得必为纯虚数,即为实数。
准确到的级近似,微扰后体系的波函数是上式表明,的贡献无非是使波函数增加了个无关紧要的常数相位因子,那么,不失普遍性,可取因此,准确到级近似,体系的能级和波函数是上式表明,准确到级近似,在无微扰能量表象中的对角元给出能量的级修正,非对角元给出波函数的级修正。
二级修正求二级修正需要求解与求级修正的步骤相似,将二级修正波函数按展开将此式代入上式得以左乘上式,并对全空间进行积分后得当时,得,考虑到,由上式得当时,由上式得至于,同样可以由波函数的归条件算出,由得或同样,若取为实数,那么由上式得综合上述,准确到二级近似吗,体系的能级和波函数是同理,其他各级近似也可用类似的方法算出。
非简并定态微扰的讨论由微扰后的能级可知,


























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