狄拉克方程和薛定諤方程本質的區別是什麼?在處理石墨烯問題時可以用薛定諤方程替代狄拉克方程么?


Dirac Equation描述的是相對論性的量子力學,Schrodinger Equation描述的是非相對論性的量子力學。石墨烯中所謂的「相對論性電子」,是指石墨烯能帶具有Dirac Cone,也就是說其能帶在k=0處近似為線性的。能量與動量之間呈現線性關係,是相對論性粒子的特徵,但這並不意味著石墨烯中的電子的運動速度是光速。也就是說,石墨烯電子要用Schrodinger Equation來描述,但是由於石墨烯的特殊性質,其能帶結構與相對論性粒子十分類似。

對於石墨烯,計算其能帶的時候,如果考慮到最相鄰原子和次臨近原子的hopping,並用tight-binding model來進行計算的話,能帶的結構為:

做一個展開便可看到在Dirac point附近其近似是線性的。


薛定諤的方程是從經典力學的哈密頓—雅可比方程出發,利用變分法和德布羅意公式,求出的一個非相對論的波動方程。


薛定諤方程是非相對論的,狄拉克方程是相對論的


狄拉克方程在光速無限大情況下 就變成了薛定諤方程 可以推導出來

狄拉克方程才是現有知識下對微觀世界最本質的表達 比如描述了正電子 這是薛定諤方程無法做到的

但狄拉克方程沒有電子相關作用這一項 只能解單電子

石墨烯的回答 我很贊同排名第一的答案 學習了 原來是這種特殊情況


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