Courant de probabilité - Définition

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Exemples

Particule libre

L'amplitude de probabilité d'une particule libre est une onde plane tridimensionnelle représentée par :

 \Psi = A\mathrm{e}^{i(\mathbf k\cdot\mathbf r-\omega t)}

avec  \mathbf k le vecteur d'onde, \mathbf r le vecteur position et ω la fréquence angulaire.

le gradient de la fonction est donné par :

 \nabla \Psi = A\mathbf{k}\mathrm{e}^{i(\mathbf{k}\cdot\mathbf{r}-\omega t)}

on obtient le gradient de la fonction complexe conjuguée de manière similaire et finalement :

 \mathbf{J} = {i\hbar\over 2m}\left(|A|^2\mathbf k + |A|^2\mathbf k\right) = |A|^2{\hbar \mathbf{k}\over m} = |A|^2 \mathbf{v}

avec \mathbf{v} la vitesse de la particule. On a utilisé la relation  \hbar \mathbf k =\mathbf p avec  \mathbf p=m\mathbf v l'impulsion de la particule.

Remarquons que le courant de probabilité n'est pas nul même si la densité de probabilité | Ψ | 2 = | A | 2 est indépendante du temps.

Particule dans une boîte

Les états stationnaires d'une particule dans une boîte de dimension Lx,Ly,Lz ont une fonction d'amplitude définie par :

\Psi_n = \phi_{n_x,n_y,n_z}\mathrm{e}^{-iE_{n_x,n_y,n_z}t/\hbar}

avec

 \phi_{n_x,n_y,n_z}(x,y,z) = \sqrt{{8\over L_xL_yL_z}}\sin\left({n_x\pi x\over L_x}\right)\sin\left({n_y\pi y\over L_y}\right)\sin\left({n_z\pi z\over L_z}\right)

et on a :

 J_n = {i\hbar \over 2m}\left(\phi_n\nabla\phi_n^*-\phi_n^*\nabla\phi_n\right)=0

puisque \phi_n=\phi_n^* .

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