規格化とは? わかりやすく解説

規格化

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/11/16 05:01 UTC 版)

規格化 (きかくか、: normalization) とは、ある空間で粒子が一つ存在し、それを記述する波動関数をΨとすると、Ψのノルムに関して、

とすることである。正規化とも言う。積分は当該粒子の存在する全空間に対して行われる。積分の範囲は、その粒子のなす系に課された境界条件によって変わる。一つの例として周期的境界条件に基づく結晶格子では、以下のようにその単位胞内で規格化のための積分が行われる。

ここで、Vcell は単位胞の体積である。

直交座標系を考えて、r=(x,y,z) とし、更に時間tも考えると、一粒子の波動関数は で表され、これは、

と規格化される。これは、ある時刻tで粒子が位置 r での微小な領域 dr(=dxdydz) に存在する確率が、 であることを示している。それを全空間(粒子の存在しうる全領域)で積分すれば、確率の総和は1となる必要がある。この要請を満たすために規格化を行う。実際の数値計算等で求められる波動関数は、そのままでは上記の積分が1となる保証はないので、積分値が1となるように規格化される。

デルタ関数による規格化

実際の量子論では、自乗積分が∞に発散するような関数を扱うことも多い。

その場合は、次のようなデルタ関数による規格化を許している。

この場合におけるは、ある時刻tで位置の測定をした時の確率密度ではなく、次のように相対確率を表す[1]

参考文献

  1. ^ 清水明 『量子論の基礎―その本質のやさしい理解のために―』(新版)サイエンス社〈新物理学ライブラリ〉、2004年4月。ISBN 4-7819-1062-9 




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