请证明:在定态中概率流密度与时间无关。对于数学公式请使用LaTeX格式并用美元$符号包裹以符合Markdown语法。
在定态中,波函数的时间演化可以表示为:
$$\Psi(\mathbf{r},t)=\psi(\mathbf{r})e^{-iEt/\hbar}$$
其中,$\psi(\mathbf{r})$是空间部分的波函数,$E$是能量。根据概率流密度的定义:
$$\mathbf{j}(\mathbf{r},t)=\frac{\hbar}{2mi}(\Psi^\nabla\Psi-\Psi\nabla\Psi^)$$
将波函数的时间演化代入其中,得到:
$$\mathbf{j}(\mathbf{r},t)=\frac{\hbar}{2mi}(\psi^(\mathbf{r})e^{iEt/\hbar}\nabla\psi(\mathbf{r})-\psi(\mathbf{r})e^{-iEt/\hbar}\nabla\psi^(\mathbf{r}))$$
可以看出,时间因子$e^{iEt/\hbar}$和$e^{-iEt/\hbar}$相互抵消,因此概率流密度与时间无关。这也是定态的一个重要特征,即系统的物理性质不随时间而变化。
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