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1、第五章 微扰理论,5-1 非简并定态微扰理论 5-2 简并情况下的微扰理论,前面，利用薛定谔方程求解了一些简单的能量本征问题。例如：线性谐振子、方势阱、氢原子问题等。实际上，能用薛定谔方程严格求解的问题极为有限，大多数问题无法严格求解，只能求近似解。求近似解的方法很多，例如微扰理论、变分法等。每一种方法都有它的适用范围，其中应用最为广泛的就是微扰理论。,微扰理论的实质是把体系的哈密顿写成两项和的形式,其中 （不显含 ）的解已知或可精确求解，它包括了体系的主要性质； 对体系的影响很小，可作扰动处理。这样，在 的解的基础上用 修正 的解，就得到了复杂体系的 的近似解。,分为两种情况：,（1） 不显

2、含 ，即定态问题，它又分为非简并和简并两种情况；,（2） 显含 ，可用它的近似解讨论体系状态之间的跃迁问题及光的发射和吸收等问题。,本章主要介绍定态微扰理论。,5-1 非简并定态微扰理论,一、一级近似解 二、二级近似解 三、结果讨论,5-1 非简并定态微扰理论,已知 不显含时间，且,（ 是很小的实参量）,的本征方程,、 已经解出，且 不简并。,设体系的定态薛定谔方程为,由于 和 都与微扰有关，可以把它们看作是表征微扰程度的参数 的函数，将它们展为 的幂级数，即,将展开式代入薛定谔方程中，得,得,逐级近似方程,假定 已经归一化，则,一、一级近似解,考虑 的第 个能量本征值 和相应本征函数 的修正

3、。,把 用 展开,代入到一级等式 中，得,做运算 ，得,当 时，上式变成,所以，能量一级修正值为,当 时，上式变成,因此,求和号上加一撇，表示不包含 项。,所以，波函数一级修正为,总结：,一级近似解为,二、二级近似解,令,代入到二级等式 中，得,做运算 ，得,当 时， ，上式变成,所以，能量二级修正值为,能量的二级近似值为,三、结果讨论,1微扰论的适用条件,（1）一方面 要足够小（即 ），可把它看成扰动项；,（2）另一方面能级间距 要足够大，所有 要足够远离被修正的能级 。,例如：库仑场,故微扰理论只适用于计算较低能级的修正。,注意：以上公式只适用于能量本征值非简并且分立的情况。,2 在 表象中的矩阵形式,可见，在 表象中， 的对角元素就是各能级的一级修正， 矩阵的对角元素为一级近似值，二级修正与非对角元素有关。,例1一电荷为 的线性谐振子受恒定弱电场 作用，电场沿 正方向。用微扰法求体系的定态能量和波函数。,解：,其中,的本征解,（1）求能量,所以，准确到二级近似的能量为,

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