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古典力学と量子力学との関係

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(1)

NII-Electronic Library Service

古 典 力

学

と

量

子

力

学

と

の

関 係

村

田

良

夫

*

The

 

Relation

 

between

 

Classical

 

Mechanies

 and  

Quantum

 

Meehanics

Yoshio

, 

MURATA

  

By using  the 

formulation

 of quantum  mechanics  with  classical  pictures, the motion  of a 

quantum

is

 analysed  

for

 

linear

 

harmonic

 oscillator

.

 

On

 this occasion  it 

is

 postulated that the 

quantum

 mecha

・

nical  momenttlm  of the 

quantum

 

is

 approximately  equal  to the corresponding  classical  mechanical  mo

・

mentum  in the region  of va!idity of the coordinates

.

 

According

 to this analysis  

it

 

is

 shown  that the

quantum

 mechanical  motion   well   corresponds  to the  classical  motion

,

  and  that 

the

 wave  equation

determines

 the ass   iated wave  along  the whole  orbit of the quantum  in the co 面 guration space  and the uniqueness  of the wave  tllroughout  the orbit  plays  an  important role 

in

 

quantum

 mechanics

.

  In

addition  to the abDve

,

 an attempt  

is

 made  

to

皿ake  dear  the wel1

・

known

 

fact

 that class 玉cal mechanics

with  the quantization gives apProximately  the sa皿 e results  as quantum  mechanics

.

§

1

.

ま え が き

 1952

年に

Bohmi

) , 高 林2 } な どによ り粒子の軌 道の存 在を示唆する ような

,

古典 的 描 像 を もつ量 子力学の理論 形 式が展開 されたが

,

いわ ゆ る quantum  Potential の 効 果が複 雑であるた め に粒 子の量 子力学的な運 動が具 体 的に はほ とん ど調べ られて いない。 そこで , こ こで は上 記の理論 形式に した が っ て

,

もっ とも 簡 単な

一

次元の調 和 振動 体に関 し て粒子の量 子力学的な運動を分 析し, 古 典力学と量 子 力 学の 関 係につ い て 考 察 する。 ま ず

,

§2 で は理 論形式を概観 し, 粒 子の量 子力学 的な運 動 量を定 義 する。 つ い で, §

3

で は 古 典 力 学に よっ て粒 子に附随 する古典 的な波 動をつ く り

,

通常の

Sehr6dinger

の波 動 関数と 比較 するこ とに よ り, 紋 子の古 典 的 な 運 動 領 域 に お い て は 両 者の 間に極め て よい対 応が あること を示 す。 §

4

で は こ の対 応に も とつい て量 子 力 学 的 な 運動量 は古 典 的な粒子の運動領 域で は, 近 似 的に古典力学的な 運 動 量に 等しい と仮 定 するこ とに よ

D ,

量子 力学 的な運 動 量 を

一

意 的に定め, 粒 子の運動を調べ る

。

そ して

,

量 子 力 学的 な粒 子の運 動は古 典 的な運 動に よく対 応して お り

,

量子 条件を加え た古 典 力学 が 量子 力学の よ い近 似と なっ て い る意 味を 明ら かにする。 ま た

,

波 動 方程式は粒 子の軌 道にそ う附 随 波 を決定するものであり, こ の波 動 が

一

意 的に定ま るべ きで ある とい う要請が波 動関 数に対 する通 常の境界条件に相 当 す るこ とを 示す。 §

2.

  量 子 力 学 的 運 動 量t)m

 

ス ピ ン がない質量

Pt

の粒子 が ポ テ ン シ ャ ル

V

(r)の 作用 を うけてい る場合につ い て理論の概要を述ぺ る。 こ の場 合の

Schr6dinger

方程式 に  

ht

一

至

〆

ψ(「)+

v

ω ψ(「)

=E

ψ(「) ψ(r)− R(r)・x ・

匸

XS

(r)

]

(

2・

1

) (2

・

2) を代入する と, つ ぎの 二つ の基本 的 な方程 式 が 得 られ る。

 

 

 

毒

・・

S

)2・

(

   

ht

 

dR

TL −

   

2P

 

R

)

− E −

・ …

3

・ * 助 教 授    物理 学 科              

div

(

Ri

ク

S

)

』0

      (

2・

4

)  こ こ で

, R2

を粒 子の 位 置の確 率 密 度 と み な し, 量 子 力学的な運 動 量 P が        」P

≡

ク

S

       (

2・

5) で与え られる と す れ ば

,

S

は運動量ポ テ ン シ ャ ル である と考 えるこ とがで きる。 すると

,

(2

・

3

)より次式が得ら れる。

一 25 一

N工 工

一

Eleotronio  Library  

(2)

 

 

 

 

 

留

一

一7

(

V −

   

2

μ 

R

)

 

・ ・…

 

したが っ て, (

2・

3

)

,

(

2 ・

4

)は 運 動量ポテ ン シ ャ ル

S

に 属 する粒 子の軌道の集 合 を 表 現 し, その軌道は ポ テ ン シ ャ ル

V

に量 子力 学 的な効 果と み られ る quantum  

po ・

tentia且

一h2

 

dR

/

2

μ

R

が加わる と し て

,

古 典 力 学に よっ て決定され る と 考 えて よい。 そ して, 任 意の解

S

,

R

が 求め られれば

,

(

2・

5

)を積分 す るこ とに よ り個々 の軌 道 を定め うる。

 

(

2・

3

)

,

(2

・

4) を満足 する解 を 直 接に求め るこ と は困 難 であるが

,Schr5dinger

方 程式の解が知られて い る場 合 }こは (2

・

2)から P

,

8

は ・

一

音

・・

[

立

ψ*

]

  

 

 

 

 

・

− h

・・

L

咢

]

に よっ て 得られ る。 こ こで, (

2 ・

7

) (2

・

8)

       

ψ* は ψ の複 素 共 軛で あ り

,

 

lrn

は虚数部 を と るこ とを意 味 する。

 

量 子 力 学に おい て は

,R

, 

S

が得られ れ ば, 問題は完 全に解けた ことに な り, 個々 の軌道 を 求め る 必要が ない とい える。 し か し な が ら, 量 子 力 学 的 な運 動量 P を 求 め うれば, 古典 的な描 像の もとに古 典 力学と量 子 力学の 関 係を み るこ とがで きると思わ れ る。 実際に は, 多くの 例につ い て具 体 的に こ の関 係 を 示 すのは困難で あ る が

,

一

次 元の 調和 振動体の場 合に は ある程度まで 粒子の量 子 力学 的な 運動を分 析 する ことによ り

,

古 典力学との対 応 を み るこ と がで ぎる。

 

§

3

・ 古

典 的 な 波

動

 

(2

・

5)は古 典 力学 的に は 作用

S

と 運動 量との関 係 を 与え る もの とみ られ る か ら, 古 典 力学に し たがっ て (

2 ・

2

)に対 応す る 古 典 的な 波 動をつ く り

,

通常の波 動関 数 と比 較し てみ る。

 

一

次 元の 調 和振 動 体の エ ネル ギ

ー

方程式

       

E 一正

+ μω 2 ・2       2μ       2 に より, 運 動量はつ ぎの よ うにな る。

 

 

 

 

 

 

;

(

=

±P (x

,

E

) x,

B

)

=

μω》αL ”・

}

ただし, α は 振 動体の振幅で

 

 

 

 

 

 

 

α

一

標

(

3・

1

) (3

・

2

) (3

・

3

) である。 作 用

S

(X

,

E

)をつ ぎの ように定 義する

。

 

 

s

(x

・

・

E

)==

∫

z

.

P (x・

E

)

d

・

 

 

 

 

 

一

噐

ノ

・

一

 

+・・n

−

・

2

・

9

}

・・… この場合に は (

2・

4

)か ら

R2 ・

dS

/

dx  

は

一

定であるか ら,

R

はつ ぎの式で与え られる。

 

 

 

 

R2

(x)

=

1

釜

「

詣

(

3 ’

5

> こ こ で

j

。 は定数で ある

。

一

次元の調 和 振 動体 に 対し て

,

つ ぎの 波動を 定 義す る。 の・ ω

一

黜

・x ・

[

XS

]

一

・x・

[

一

詞

}

      (

3・

6

) (

3

・

4

)

,

(

3 ・

5

)を 上 式に代入すると

,

S… (x)

一

…

一

…

−

a

−

…

S

・

{

(

i

x!)=1  gbnel(x) (・の

 

 

Sn

…

一

・・+ ・・

欄

・

一

(

α

)

2 +・・n

−

・

詈

・

9

}

      (

3・

8) こ こで

jo

/ω

;1  

とし ,

     E

≡11En

=

海ω (n 十

1

)

  

(n >

− 1

)

  

(3

・

9) とおい た。 n は

一

1 より大きい任 意の実 数である。

 

軌 道を 通 して こ の波動が

一

意 的に定ま る ときを定 常 状 態とすると

,

こ の定常 状態に対する条 件は

  

・x・

[

is

(a

・

・E ・)

]

一

・x ・

[

一

;

S

(・・

E

・)

]

一 ・ す な わ ち

,

  S

(α

,

E

。)= πh (

N

+1)

 

(

N

: 整 数 )

 

(

3・

10) とな る。 し か るに

 

 

 

 

 

 

s

(c…

En

)一

∫

二

!

(x・・

E

・)

dx

>

o

であるか ら

,

N は

0

または 正整 数でな け れ ば な ら ない 。  また, (

3・

4), (3

・

9) よ り       π

en

         

s

(α,

En

)=       = π充(n 十1)       ω であるゆえ, n

 

== ヱ

V

で ある。 した がっ て, 定 常 状 態の 条件 (

3 ・

10)は つ ぎの式で表 わせ る。

 

 

∫

1

.

P (x

・

・

En

)

dx

−

・鰤 + ・) (n

一

α 塙

…

)       (3

・

11) これは

Sommerfeld

・

Wilson

の量 子 条 件 と 完全に

一

致 する。 した がっ て, 定 常 状 態の 古典的な波動 関数は

  

o

。・・(。)

一

(。・

−

x・)

−

1

・ …

[

・・+

1

・

{

lt4

・

一

(

詈

}

2 + …

−

1

諺

}

]

      (

3・

12

) で与 え られ

,

その エ ネル ギ

ー

は

q

一 26 _

)

(3)

NII-Electronic Library Service 古典 力学と 量 子 力 学 との 関 係 (村田良 夫 ) 1   00z

=

1

一

2

一

3

一

4

」

2  3 4

一

4 

−

3 

−

2 

−

l  O  1       (π

π

/) 2  3 4   432 20z

=

1

 

2

一

3

【

4

[

一

4

−

3

−

2

−

1 0  1  2  3 4    

−

4

−

3

−

2 

−

1 0  1  2  3 4

     

(n

_

3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(”

i4

)       第

1

図  古 典 的な波動 関数 ψ評 (x)の概 形。

 

 

  

 

 

 

 

繍 ま ・

イ

争

黼 ・ ・。・・(・)・欄 値・ ・

一

・

−

e        

En =h

ω (n 十

1

)   (n =

0,1

,

2,

…

)  (

3・

13

> である。  n

=0,1

,

2

,

3,

4 に対する gb。 cl (x)の概形 を第

1

図に 示す。 対応する量 子力学 的な 波動 関 数の形と比較する と8)

,

古典的 な粒子の運 動 領 域に お い て は両 者の間に非 常に よ い対 応が ある こ とが わ か る

。

  §

4.

  量 子 力 学 的 な 取 扱い  (2

・

4)お よ び (2

・

4)を m につ いて微 分した式を用い る と,

一

次元の 調和 振動 体の量 子 力 学 的 な 運 動 量 P   ,

E

)が満足する方程式は

 

 

・e

{

・

・

籌

一一

⊇

儒

)

21 ・・P・ …

−

q2・一 ・ ・・… となる。 た だ し

     

92≡ qE(x・・

E

)

一

・・

(

・」

亨

2

)

(… ) であり, 古典的な運動領域に おい て は古 典力 学 的 な 運 動 量の 2 乗に相 当 する。 量 子 力 学 的 運動量を

一

意 的に定め る ため に

,

初期条 件とし て p(X

,

E

り はつ ぎの条 件 を 満 足 すると 仮 定 する。

 

 

 

 

 

磊

欝

二

鬻

諾

}

  (4

・

1)および (4

・

3)か ら, さ らにつ ぎの初 期 条件が導き 出され る。      

d2

   

d2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

瀛

q2(

o,

 

E

)

   

魂

互ρ(

o

・E )

=

±

’

2

’

α(

o

,、

E

)        

=

ttO (4

・

4)  これらの条 件は §

3

で示 されたよ うに 古 典 的な波 動 関 数が 量 子力学 的 な波動関 数 とよ く対応し てい ること, お よび (2

・

3)は

 

 

 

 

 

 

 

劃

翌

L

。      

IE

一

γ

1

一

27

一

N工 工

一

Eleotronio  Library  

(4)

の極限で は古典力学と 同意 義の方程式に な る であろう と の推測に よっ て仮定した ものである。

 

(

4 ・

1

)を直接に解 くこ とは困難であるが,

一

次元の調 和振動 体に対する

Schr6dinger

方 程 式の解を 利 用 して p (X

,

E )を決 定す るこ と が で きる。  

一

次元の調和 振 動体に対 する

Schr6dinger

方程式

 

 

  

 

 

一

器

雲

+ μω

1

炉 ψ

一E

・ ・・… に おい て

 

  

 

 

 

E

曇

En − h

ω

(

    1n 十

一

   

2

)

 

  

 

 

・

−

4

争

とおく と

,

つ ぎの式 を う る。

 

  

 

 盤

・(・n+・

一

・・)ψ

一

・ (4

・

6) (4

・

7) (

4・

8

) ただし

,

n は 任 意の実数である。 こ の方 程式は よ く知ら れ てい る ように, つ ぎの

一

組の基 本解をもつ 4}5〕 。

1

:

:

二

:

二

:

:

:

鴇

繭

:

1

)

}

      (4

・

9

) こ こ で

,F

(α, 

b

, Z2)は合 流 型 超 幾 何 関 数

 

 

F

(a

・

b

… )

一

急

乃

子

(

黠碧

i

ナ

喚

吉

缶

弖

、

)(x2) k       (

4 ・

10

) である

。

(

4 ・

8

)の

一

般 解は ψb ψ2 の

一

次 式 で あり

,

各 々 が未知の

実

係数を2個ずつ 含む

。

し た が っ て

,

(

2 ・

8

) を用い て p(X, 

En

)の

一

般 解を求め る場 合に は 未知の係 数は

3

個である。 そ こで

,一

般に は p(x

,

En

)はつ ぎの よ うに書ける。 P,。

,

、

E 。

,.

.

=

±

h

・。

1

(1

畿

鵲

i

欝

}

 

 

 

 

 

 

h

・・

一

・β・

體

蝸 」

謝

     

±

1

(

1

+

i

。)ψ、+(β.

ir

)ψ、

1

・

 

( 4

’

11) ところが, ψ1

,

ψ2 は (

4 ・

8

)の基本解 で ある か ら その

Wronskian

は定 数である。 した が っ て

,

 

 

・・x,・… 一 ±

1

(、.

認

編

。、, (…

2

・ こ の式の未知の係

数

α,β,

r

は (

4 ・

3

)お よび (

4・

4

)の初 期条 件に よっ て 定 め ら れ

,

a = β

=O

, γ

=

》

2

π+1 と な る。 したがっ て

,

量子 力学 的な運 動量は P(x

・

・

En

)

一

±

亙

瓦

講

鴇駕哉

伽 )}2 (4

・

13

) で与え られる。  逆に

,

こ の p(x

,

 

En

)か ら古 典 的 な 方 法 と対 応 を と り つ つ , 定

常

状 態の

波動

関数を構成するこ とが で ぎ る。 ま ず, (

2 ・

5

)より古 典 力 学 的に は作 用に相 当 する運 動 量ポ テン シ ャ ル

S

をつ ぎの式で定め る。

 

 

 

 

 

 

 

・ ・x・・E”・

一 

S

= P・x・跏 (… 4) っ ぎに, (

3 ・

6)に対 応さ せ てエ ネル ギ

ー

が 現 の粒子の 運動に附随する波動を ・鳳

驃

’

{

・xp

[

−

i

sh

]

一

・x ・

[

−

fs

]

}

       ≡ ψn(x)       (4

・

15) と とる。 (

2・

4)か ら

  R2

(x)P(x

,

 

E

π)

 

= 

Ro2 ,

P(0

,

 

En

)

 

= 

Ro2

.

》

2

μ

E

. である か ら

,

(

4 ・

15

)は 醐

一

劈

灘

黜

1)

呵去

∫

二

.

.

P・・ 玖

呵

      (

4・

16

) と なる。 こ こ で Ro は定数で ある が n に依 存する と考 えるこ と もでき る。 (4

・

16)は 直接に 計 算するこ とは困 難である が, (

2 ・

7)お よ び ψ、

,

ψ2 の

ixl

→ 。。 におけ る漸近 形を用い て計 算できる。 その計 算は付 録

1

に示 す が, 結 果はつ ぎの ように なる。

 

ψ

。

(x)

;R

。{ψ1(X

,

%)sin δ

。

+

V2ii

+1

・

ψ、(x

,

 n)c。sδ。}       (4

・

17) た だ し,

 

 

 

 

一

甼

縞

]

で

,r

はガ ン マ

ー

関数である。 この 波 動が 軌 道を通し て

一

意 的に定ま る ときを

定

常 状態とす れば

,

その条 件は P(x,

En

)> 0 に対 し て, (3

・

10)と 同様に

∫

二

e

.

P ・x… ”・

一

・・

N

(

N

−

…

…

) (…

8

) と な る

。

上式の左 辺の積 分を計 算すると

∫

:

.

.

・(・・ ・・) 

一

・h (・ + ・) (n…  ・

・

・…

2

・

…

) と書 ける。 こ の計算は付録皿に示す。 したがっ て, n

=

N

− 1

が得られる。 ゆ えに

,

定 常状 態の条 件は

 

 

∫

:

e。

p

(x・・

En

)

d

…   ・

h

(n + ・) (・

−

qL

亀…

)       (4

・

19

) であり, その と きの波動 関 数は (

4 ・

17

)で与え られ

,

エ ネル ギ

ー

は

a

− hw

(

   %十

一

1

    2

)

(n

−

・・・…2・

…

) (・

・

2・) ノ 隣

一 28 一

(5)

NII-Electronic Library Service 古典力 学 と量 子 力学との関係 (村田良 夫) となる。 n が

0

また は 正整数の場 合に は 病 (x)は よ く 知られて い る定 常状態に対する波動 関 数になる。 注 意 す べ ぎこ とは, 基底 状 態に おい ても, 量 子力学的運動量 p(x

,

Eo

)は0に なら ない こ とで ある

。

し たがっ て

,

零 点 エ ネル ギ

ー

は粒子の実際の振 動に よっ て生ずる ものであ るこ と が示 さ れ, 不確定性 原理 と直 接に は無 関 係と考え られ る。

 

っ ぎに,

lxF

が十分 大 きい ときの (

4・

13

)の形 を 調べ る と

,

その 漸 近 形の 主要な項は ・凧 酬

痂

プω

(

!

 

;

’ !

 

・・

)

n+’ ex ・

[

一

響

]

と なる。 こ こ で,

f

(n)は n の ある関数で ある。 上 式よ り,

lxi

が大きい と き, 粒 子の運動量は古典 的 運動領 域 に おける値よ りも十 分 小 さい ことが わか る。 した がっ て, 量 子 条 件 (4

・

19

)に対して

,

lx

「が 大 きい ところか らの寄 与は ほ とん ど ない と み て よく, 古 典的な 量 子条 件 は よい近似を 与 えると考え られる。  運動の周 期の大 略 を 知 るた めに. 十 分 大 きい Xo に対 し て Xo

=

X(to)

,

また Q。

=

X(

T

) とすると

∫

1

,

dt −

∫

こ

φ

畿

)

 

 

 

 弍

(

咢

停

… 卿

階

が

コ

ー ・ ・ と な るか ら

,

周期は 。。 とみ られ る。 粒 子の運 動 が

一

D。 か ら Q。 の領 域で起こ り

,

その 周 期が 。 。 と なる点が何 に原 因し てい るの か全 く不明である。 §

5.

む  す  び  

一

次元の 調 和振動体に対 して は量 子力学 的 な粒于の運 動量を

一

意 的 に 定め ること が で き

,

古典論と対応さ せ て, 量 子力 学は粒子の運動に附 随 する波動の

一

意性の条 件に よっ て特性づけ られること が明ら かに なっ た が

,

以 上の議 論は粒子が他の ポ テンシ ャ ル の作用 を うけて い る 場 合に も原 理 的に は可 能で ある と思わ れ る。 ところ が,

S

を 作 用 とみな す と, 基 本方程式 (

2 ・

3

)は 形式 的には

古 典力学に おけ る

Hami

!ton

・

Jacobi

の方程 式と考え ら れ る が,

S

は同時に (

2・

4)に よっ て quantum  poten

・

tial を 定め る

R

に関 連し て い る か ら

,

古 典 力 学 的 な

HamiltOn・

Jacobi

の理 論 を 展 開 することは で きない と思 わ れる。 し か し な が ら, 量 子 力 学に おい て も

,

古 典 的 な 意 味 を もつ 粒 子の概 念 を 導 入 する余 地はあ るの で はない だ ろうか。

付  録 

1

. 波動関数

の計 算 (2

・

7)お よ び α

=

β

=0,

r 

=

:

》2処 十

1

を用い て        

s

 

..

 

s

    COS

−

十 Zsm

−

       

h

       

h

 

 

 

 

一

砂

毒

禰 ψ夢{

e

,・

W

・ ・ +・¢s} を うる。 (4

・

16)を書き代えると

      R

。

V

μha)(

2

痴

1

    ψ。@)

=

     

VIP

(x, 

En

)

1

    

.

 

s

(x,

En

)                 

s

(

一

 co, E.) ・

{

・i・ 、 ・・S

−

r

−

一

…

−

S

(

轡

…

S

(

一

響

弓

と な るか ら

,

前 式に よ り (A

・

1) ¢・(・) 

・

 

Ro

[

V

・赧

叫

虹

研

毒

壥

 

 

 

 

一

血

瓢

読

鑑

睾

鑷

]

と書ける。 し か るに

,

ψ、

,

ψ2 はそ れ ぞ れ x の偶 関数お よ び, 奇 関数で あるか ら sb・(m)

=

・

 

R

・

[

蟻

講

黠

寄

捧

 

 

 

 

 

・

v

・・+恥

凱

% 舜

缶

f

両

]

                                   (

A ・

2

) と なる。 とこ ろで

,

ψ、

,

ψ2 は合 流 型超幾何微 分方 程式 の

一

組の 基本解

Wi ,

恥 を 用い てつ ぎの ように表 わせ る6) egl ・ ・(・,・n・… ・

[

$

]

{

叫 号

・

麦

・z2

)

ー

)

22 ⊥ 2 竺

2

 

一

(

脆 十 ψ・・X

・

・… X・x ・

[

一

瓠

殕

e

ヂ

・

9

・・

う

・

畷亭

・

昜

・ z2

)

}

                                    (A

・

3) こ こ で

,

Z

=

〜/

痴

7

万忽

 

で あ り

,

 

Wl ,

 

W2

はつ ぎの式 で与えられ る。      

r

(

b

)       1

Tl

” ・(α;

b

;Ω

=

贏

2。吻

_

i

’

7

(。)

r

(

b_

。)

 

 

 

 

 

 

×

呵

蛸

輔

 

 va2(a ;b;

9

)=

          

コ

exp {2π

i

(

b−

a)}

−

1     r(

b

) X    厂(α)厂(卜 α)(

一

ζ)

−

a

∫

广

・・

−

v

(

1+

『

1

)

b

“

aJl

 

dy

へ

一 29 一

N工 工

一

Eleotronio  Library  

(6)

ただ し

,

積分 路は第

2

図に示すもの で ある。 丿

一

平 面

q

y

=0

ジ

コ

ζ α 第 2 図 そ し て,

lzl

→ 。。 の場 合の 耽 , 耽 の 漸 近 形は   肌 (th;

b

;z2)

 

 

 

告

磊

%

(

−

z・ )

一

・

G

(・…

− b

…

一

・・)   脆 (a;

b

;z2)

 

 

 

 

望

鵄

〆

・

・z・・a

−

・σ・・

一

・・ゐ

一

・・z2・ で ある。 こ こ で

G

はつ ぎの級 数を示 す。 ・(・・β・z・)

一

・・

轟

・

響

辺

・

…

これ らを用い ると 圍 → 。。 の ときの

di1

, ψ2 の主要な 項はつ ぎの よ うに な る。 ψエ(x, n) !1r

(

12

)

ψ2(x

,

 n) ny r

(

2

)

亀

略

困

・xp

[

升

一

・ 輯       (A

・

4) し た が っ て

,

(A

・

2)の極 限の 部 分は (A

・

4)に よ り計算 で き る。 また,

一

般に tan 

B =A

とすれ ば

 

 

・…

一

》、

転

、, … B

−

kt

.

一

一

・

Al

一

、 である。 これ ら}こ注 意すると (A2 )は (4

・

17)で表 わ せ る。          付   録  

II

.

量 子 条 件の 計 算  (

4 ・

18

)の左 辺の積 分は p (x, 

En

)が x の偶 関 数であ る か ら

∫

2

. P(x・・

E

・)伽

一2

∫

『

P (…

En

)

dx

       =

=2

{

S

(co , 

En

)

−

S

(

0,

 

En

)}  (

A ・

5

) ところで

,

(2

・

7) を 用い ると

      

ψ1 +

iV2ii

+

1

ψ2      

8

(x, 

En

)

= − ih

 

ln

      

A/ψit 十(

tnt1

’

)

癬

一

と書け る

。

そ こ で

,

(

A ・

4)に ょ り

,

S(oo

,

 En) は    

S

(QQ, En)

ニ

hθ ・

州

1

甼

割

網 に なる。 ま た

,

ψエ(

0,En

)=

1,

ψ2(

O.

 

En

)=

0

 である か ら

8

(0

,

En)

=

・

 O である 。 (A

・

6

)は n が

0

ま た は 正整 数の とぎ以 外は nh の整 数 倍に な り得 ない。 n を負で な い整 数と する と

       

θ

一

詈

(n +

1

) とかける。 したっ て,

∫

二

.

.

P(x・・

En

)

d

・ ・

一

 nh (n +・) (n

−

・・ ・・…

…

) と表わせ る

。

)

1

)

2

)

3

)

4

)

5

)

6

文 献

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参照

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