Warum ist der Reflexionskoeffizient in der quantenmechanischen Streuung so definiert?

In Griffiths "Introduction to Quantum Mechanics, second edition" Abschnitt 2.5.2, p. 73 stellt er fest: Für das Delta-Funktionspotential, bei Betrachtung der gestreuten Zustände (mit E > 0 ) haben wir die allgemeinen Lösungen für die zeitunabhängige Schrödinger-Gleichung:

(2.131) ψ ( X ) = A e ich k X + B e ich k X für X < 0

Und

(2.132) ψ ( X ) = F e ich k X + G e ich k X für X > 0.

Bei einem typischen Streuexperiment werden Teilchen aus einer Richtung eingeschossen, sagen wir von links. In diesem Fall ist die Amplitude der von rechts einfallenden Welle Null:

(2.136) G = 0 ( für Streuung von links ) .

Dann A ist die Amplitude der einfallenden Welle, B ist die Amplitude der reflektierten Welle und F ist die Amplitude der übertragenen Welle. Nun ist die Wahrscheinlichkeit, das Teilchen an einem bestimmten Ort zu finden, gegeben durch | Ψ | 2 , also die relative Wahrscheinlichkeit, dass ein einfallendes Teilchen zurückreflektiert wird

(2.138) R | B | 2 | A | 2 ,
Wo R wird Reflexionskoeffizient genannt.

Frage :

Wie funktioniert die Definition von R folgen? Wo genau kommt diese Wahrscheinlichkeit her?

es ist identisch mit dem Ausdruck für die Reflexionsintensität in Bezug auf das elektromagnetische Feld eines Lichtstrahls; hier tritt die Wahrscheinlichkeitsamplitude an die Stelle des elektrischen Feldes.

Antworten (1)

Skizzierter Beweis:

  1. Die erste Frage, die sich der Leser stellen sollte, lautet:

    Warum können wir die zeitunabhängige Schrödinger-Gleichung verwenden , um die Streuung eines einfallenden Teilchens an einem festen Potential zu beschreiben, was naiv wie ein zeitabhängiger Prozess klingt?

    Dies wird zB in diesem Phys.SE-Beitrag beantwortet. Beachten Sie insbesondere das e + ich k X Und e ich k X sind ein Rechts- bzw. Linksbeweger.

  2. Zweitens, um die Wahrscheinlichkeit über die Zeit zu erhalten, erzwingen Sie, dass die S -Matrix sollte einheitlich sein. Dies geschieht zB in meiner Phys.SE-Antwort hier . Unitarität impliziert mit G = 0 Das

    | A | 2   =   | B | 2 + | F | 2 .

  3. Drittens interpretieren | B | 2 | A | 2 Und | F | 2 | A | 2 als Wahrscheinlichkeiten für Reflexion bzw. Transmission und addieren sich somit zu 100 %.

Danke für deine Antwort. Das habe ich gezeigt | A | 2 = | B | 2 + | F | 2 Ist das unter Verwendung der Kontinuität des Wahrscheinlichkeitsstroms in Ordnung? Zweitens verstehe ich nicht, warum die Wahrscheinlichkeit von Reflexion und Übertragung gegeben ist durch | B | 2 Und | F | 2 bzw?