РУҚА
Тапсырмалар № 16, 17 · ЕГЭ

Волновая функция

Математическое описание состояния микрочастицы и вероятности её обнаружения
2 мин чтенияҚиындық: Обновлено 27 қыркүйек 2026

Волновая функция — это математический способ описать состояние микрочастицы в квантовой механике. Она позволяет вычислить вероятность обнаружить частицу в заданной области пространства, но не является траекторией частицы.

Волновая функция
Волновая функция \(\psi(\mathbf{r},t)\) — комплексная функция координат и времени, содержащая всю доступную информацию о состоянии квантовой системы. Непосредственно измерить её нельзя: физический смысл имеет квадрат модуля \(|\psi|^2\).

Понятие волновой функции связано с корпускулярно-волновым дуализмом: микрочастица проявляет и свойства частицы, и волновые свойства. В отличие от обычной волны, волновая функция не описывает колебание вещества или поля в пространстве.

\[P(\mathbf{r},t)=|\psi(\mathbf{r},t)|^2\]1

Величина \(P=|\psi|^2\) называется плотностью вероятности. Вероятность обнаружить частицу в малом объёме \(dV\) равна \(dP=|\psi|^2dV\). Для всей области пространства вероятность обнаружить частицу должна быть равна единице, поэтому нормированная волновая функция удовлетворяет условию:

\[\int |\psi(\mathbf{r},t)|^2\,dV=1\]
\(\psi\)
волновая функция
зависит от выбранного представления
\(P\)
плотность вероятности
м⁻³ в координатном представлении
\(dP\)
вероятность обнаружения
1
№
Пример

Если в некоторой области \(|\psi|^2\) в два раза больше, чем в соседней области такого же объёма, то обнаружить частицу там при измерении в два раза вероятнее. Это не означает, что частица разделена на две части.

!
Не путайте

Волновая функция — не обычная материальная волна и не траектория частицы. Также \(\psi\) не является вероятностью: вероятность связана только с квадратом её модуля \(|\psi|^2\).

Проверьте себя

Что показывает величина \(|\psi|^2\)?

Волновая функция может изменяться со временем и при взаимодействии с другими объектами. Результат отдельного измерения предсказать обычно нельзя, но можно вычислить вероятности разных результатов. С этим связаны принцип неопределённости и описание состояний атома, включая основное состояние атома.

Главное за минуту

Главное

  • Волновая функция \(\psi\) математически описывает состояние микрочастицы.
  • Квадрат модуля \(|\psi|^2\) задаёт плотность вероятности её обнаружения.
  • Волновая функция не является траекторией или обычной материальной волной.