Mechanika kwantowa III

Podobne dokumenty
( ) O k k k. A k. P k. r k. M O r 1. -P n W. P 1 P k. Rys Redukcja dowolnego przestrzennego układu sił

III. LICZBY ZESPOLONE

x od położenia równowagi

ZADANIA ZAMKNIĘTE. Zadanie 1. (1 pkt) Wartość wyrażenia. b dla a 2 3 i b 2 3 jest równa A B. 5 C. 6 D Zadanie 2.

Dodatek 10. Kwantowa teoria przewodnictwa I

ENERGIA SPRĘŻYSTA 1 1. BILANS ENERGETYCZNY 2. RÓWNANIE STANU, POTENCJAŁ SIŁ WEWNĘTRZNYCH

Przykładowe zadania dla poziomu rozszerzonego

V OGÓLNOPOLSKI KONKURS Z FIZYKI Fizyka się liczy I Etap ZADANIA 27 lutego 2013r.

PRZYKŁADY ROZWIAZAŃ STACJONARNEGO RÓWNANIA SCHRӦDINGERA. Ruch cząstki nieograniczony z klasycznego punktu widzenia. mamy do rozwiązania równanie 0,,

Znajdowanie pozostałych pierwiastków liczby zespolonej, gdy znany jest jeden pierwiastek

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

ZADANIA - ZESTAW 2. Zadanie 2.1. Wyznaczyć m (n)

Matematyka 2. Elementy analizy wektorowej cz I Pole wektorowe

Pochodna kierunkowa i gradient Równania parametryczne prostej przechodzącej przez punkt i skierowanej wzdłuż jednostkowego wektora mają postać:

Zestaw zadań 12: Przekształcenia liniowe. z z + 2 2x + y. x y z. x y + 2t 2x + 3y + 5z t x + z t. x y + 2t 2x 3y + 5z t x z t

Opis ruchu we współrzędnych prostokątnych (kartezjańskich)

Przestrzeń liniowa R n.

Zadania domowe z Analizy Matematycznej III - czȩść 2 (funkcje wielu zmiennych)

Trzeba pokazać, że dla każdego c 0 c Mc 0. ) = oraz det( ) det( ) det( ) jest macierzą idempotentną? Proszę odpowiedzieć w

Zestaw zadań 12: Przekształcenia liniowe. Macierze przekształceń liniowych. z z + 2 2x + y. x y z. x y + 2t 2x + 3y + 5z t x + z t

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 1, zima 2016/17

Dynamika układu punktów materialnych

Przykład Obliczenie wskaźnika plastyczności przy skręcaniu

Chemia Teoretyczna I (6).

Twierdzenie Cayleya-Hamiltona

MOMENT PĘDU, ROTATOR SZTYWNY. c.us.edu.pl/ mm

Warsztaty metod fizyki teoretycznej

Pierwiastki z liczby zespolonej. Autorzy: Agnieszka Kowalik

A B - zawieranie słabe

Rozdział 9. Baza Jordana

Programowanie dynamiczne i modele rekurencyjne w ekonomii Wykład 3

Matematyka. Opracował: dr hab. Mieczysław Kula, prof. WSBiF dr Michał Baczyński

Wokół testu Studenta 1. Wprowadzenie Rozkłady prawdopodobieństwa występujące w testowaniu hipotez dotyczących rozkładów normalnych

c 2 + d2 c 2 + d i, 2

Arkusz ćwiczeniowy z matematyki Poziom podstawowy ZADANIA ZAMKNIĘTE. W zadaniach od 1. do 21. wybierz i zaznacz poprawną odpowiedź. 1 C. 3 D.

WYKŁAD 6. MODELE OBIEKTÓW 3-D3 część Powierzchnie opisane parametrycznie. Plan wykładu: Powierzchnie opisane parametrycznie

1. ALGEBRA Liczby zespolone

BADANIE ODKSZTAŁCEŃ SPRĘŻYNY ŚRUBOWEJ

Relacje rekurencyjne. będzie następująco zdefiniowanym ciągiem:

Przykład 6.3. Uogólnione prawo Hooke a

05. Model atomu Bohra: Obliczyć promień, prędkość oraz energię potencjalną, kinetyczną i całkowitą dozwolonych orbit w modelu atomu Bohra.

, +, - przestrzeń afiniczna, gdzie w wprowadzono iloczyn

P K. Położenie punktu na powierzchni kuli określamy w tym układzie poprzez podanie dwóch kątów (, ).

Wykład 11. a, b G a b = b a,

ZADANIA Z FUNKCJI ANALITYCZNYCH LICZBY ZESPOLONE

Wytrzymałość materiałów

Prosta w 3. t ( t jest parametrem).

Rekursja 2. Materiały pomocnicze do wykładu. wykładowca: dr Magdalena Kacprzak

3. Wykład III: Warunki optymalności dla zadań bez ograniczeń

Internetowe Kółko Matematyczne 2004/2005

EPR. W -1/2 =-1/2 gµ B B

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

Środek ciężkości bryły jednorodnej

3. Regresja liniowa Założenia dotyczące modelu regresji liniowej

MACIERZE STOCHASTYCZNE

Geometria analityczna w przestrzeni. Kierunek. Długość. Zwrot

I. Podzielność liczb całkowitych

MMF ćwiczenia nr 1 - Równania różnicowe

DYNAMIKA. Dynamika jest działem mechaniki zajmującym się badaniem ruchu ciał z uwzględnieniem sił działających na ciało i wywołujących ten ruch.

Materiał ćwiczeniowy z matematyki Marzec 2012

6.1. Rodzaje momentów bezwładności

Egzamin maturalny z matematyki CZERWIEC 2011

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2B, lato 2015/16

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2B, lato 2015/16

Ruch kulisty bryły. Kąty Eulera. Precesja regularna

MINIMALIZACJA PUSTYCH PRZEBIEGÓW PRZEZ ŚRODKI TRANSPORTU

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

1.8. PROSTE ŚCINANIE

J. Szantyr - Wykład 7 Ruch ogólny elementu płynu

Dynamika układu punktów materialnych

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Prawo odbicia i załamania. Autorzy: Zbigniew Kąkol Piotr Morawski

Metrologia: miary dokładności. dr inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

Uklady modelowe III - rotator, atom wodoru

Informatyka Stosowana-egzamin z Analizy Matematycznej Każde zadanie należy rozwiązać na oddzielnej, podpisanej kartce!

imię, nazwisko, nr indeksu (drukowanymi lit.) grupa inicjały wynik Egzamin 18L3. Test (90 min) Algebra i teoria mnogości 7 września 2018 O0

POTENCJALNE POLE SIŁ. ,F z 2 V. x = x y, F y. , F x z F z. y F y

Postać Jordana macierzy

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Damian Doroba. Ciągi. 1. Pierwsza z granic powinna wydawać się oczywista. Jako przykład może służyć: lim n = lim n 1 2 = lim.

MATEMATYKA (poziom podstawowy) przykładowy arkusz maturalny wraz ze schematem oceniania dla klasy II Liceum

cz.2 Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321

Szeregi liczbowe. 15 stycznia 2012

Zasada indukcji matematycznej. Dowody indukcyjne.

SUBWENCJA WYRÓWNAWCZA DLA GMIN

f '. Funkcja h jest ciągła. Załóżmy, że ciąg (z n ) n 0, z n+1 = h(z n ) jest dobrze określony, tzn. n 0 f ' ( z n

POLITECHNIKA OPOLSKA

x t 1 (x) o 1 : x s 3 (x) Tym samym S(3) = {id 3,o 1,o 2,s 1,s 2,s 3 }. W zbiorze S(n) definiujemy działanie wzorem

MACIERZE I WYZNACZNIKI

2.27. Oblicz wartość wyrażenia 3 a Wykaż, że jeżeli x i y są liczbami dodatnimi oraz x+ y =16, to ( 1+

,..., u x n. , 2 u x 2 1

Klucz odpowiedzi do zadań zamkniętych oraz schematy oceniania zadań otwartych. Matematyka. Poziom podstawowy

Kolorowanie Dywanu Sierpińskiego. Andrzej Szablewski, Radosław Peszkowski

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

Rozwiazania zadań. Zadanie 1A. Zadanie 1B. Zadanie 2A

I kolokwium z Analizy Matematycznej

Grupa obrotów. - grupa symetrii kuli, R - wszystkie możliwe obroty o dowolne kąty wokół osi przechodzących przez środek kuli

( y) Otrzymujemy ogólne rozwiązanie równania (5.): (5.34) Po uwzględnieniu również części funkcji falowej zależnej od czasu otrzymamy: (5.

Transkrypt:

Mecaika kwatowa III Opracowaie: Barbara Pac, Piotr Petele

Powtóreie Moet pędu jest wielkością pojęciowo bardo istotą, gdż dla wsstkic pól o setrii sfercej operator jego kwadratu ( ˆM koutuje ailtoiae ( Ĥ. (Pole o setrii sfercej to takie pole, którego potecjał, wrażo we współrędc sfercc, ależ tlko od proieia, a ie ależ od kątów. ˆ [ M, Hˆ ] 0 [W..6] Zgodie regułai Jordaa ([W..4] i [W..5], operator składowc oetu pędu są defiiowae jako: i ( [W..6a] i ( [W..6b] i ( [W..6c] Spełiają oe wiąki koutacje: ora [, ] i [, ] i [, ] i [ ˆ, M i ] 0 i,, M ˆ M ˆ [W..6a] [W..6b] [W..6c] [W..64] [W..65] W dalsc roważaiac prdata będie postać operatora kwadratu składowej oetu pędu i składowej etowej oetu pędu we współrędc sfercc: M ˆ siϑ si [W..66] ϑ ϑ ϑ si ϑ i [W..67] Rotator stw Rotator stw to układ dwóc wiąac e sobą cąstek o asac i. W trakcie ic rucu odległość R ięd cąstkai ie ulega iaie. Rówaie Scrödigera dla rotatora stwego w układie środka as a postać: ( V Y EY µ [W..68] gdie oaca operator Laplace a: [W..69] a µ asę redukowaą układu: [W..70] µ We współrędc sfercc operator a postać: r r r r si ϑ ϑ ϑ r si ϑ r siϑ [W..7] W prpadku rotatora stwego r R cost więc postać operatora Laplace a redukuje się do postaci: siϑ R siϑ ϑ ϑ R si ϑ [W..7] Rówaie [W..68] a ate postać: gdie Y EY I siϑ si [W..7] ϑ ϑ ϑ si ϑ I µr [W..74]

Fukcje Y ( (tw. fukcje kuliste będące rowiąaiai rówaia [W..68] oża predstawić w postaci ilocu dwóc fukcji Θ i gdie: YJ pr c: Φ, którc każda ależ od jedej ieej: Θ ( ϑ Φ ( [W..75], M ( J, M M im Φ M ( e M 0, ±, ±,..., ±J [W..76ab] π M Θ ( ϑ N P (cos J 0,,,. [W..77] J, M J, M J ϑ ( J ( J M! N J, M ( J M! [W..78] a (oacając we wore [W..77] P ( P d (! d ( ( d d P ( cos ϑ pre dla a: [W..79] [W..80] Wstępujące w powżsc worac licb kwatowe J i M to (odpowiedio rotacja i agetca rotacja licba kwatowa. Eergia własa rotatora stwego ależ włącie od licb J: E J J ( J [W..8] I Fukcje kuliste Y ( są rówoceśie ([W..6] fukcjai własi ailtoiau, operatora kwadratu składowej oetu pędu i składowej etowej oetu pędu. Odpowiadające i ic wartości włase są astępujące: M J ( J M M [W..8] [W..8]

Prkład 5. Podaj postać jawą wsstkic fukcji kulistc w staac o J.. Jaki wik i jaki prawdopodobieństwe oża otrać w poiare: a eergii b kwadratu oetu pędu c składowej etowej oetu pędu w staac, któr odpowiadają fukcje wprowadoe w pukcie?. Podaj uorowaą postać jawą fukcji ψ będącej liiową kobiacją fukcji kulistc wprowadoc w pukcie. Załóż, że udiał wsstkic fukcji w tej kobiacji jest taki sa. 4. Jaki wik poiaru i jaki prawdopodobieństwe oża otrać w wiku poiaru: a eergii b kwadratu oetu pędu c składowej etowej oetu pędu w staie opisa wprowadoą w pukcie fukcją ψ? 5. Oblicć wartość spodiewaą: ψ ψ. Ad. Z iforacji [W..76ab] wika, że dla pr adaej wartości J agetca kwatowa licba rotacji M oże prjować tr wartości:,0,-. W taki raie (iejawe postaci fukcji kulistc ([W..75] apise jako: Y ( Θ( ϑ Φ( [.5.a] Y 0( Θ0( ϑ Φ 0( [.5.b] Y Θ ( ϑ Φ ( [.5.c], ( gdie (wór [W..77]: 0 Θ ( ϑ N P (cos [.5.a] 0 0 ϑ ( ϑ NP (cosϑ Θ [.5.b] Wieloia P ( i P ( są defiiowae worai [W..79] i [W..80]. Dla a: P ( d (! d a dla 0 i otruje odpowiedio: 0 0 ( P ( P ( d P ( ( P ( ( d [.5.] [.5.4a] [.5.4b] Stałe orujące fukcji Θ ( i Θ ( (określoe wore [W..78] prjują wartości: W taki raie: 0 ϑ ϑ N 0 i N [.5.5ab] Θ ( ϑ cosϑ [.5.6a] 0 Θ ϑ ( cos ϑ siϑ [.5.6b] ( W skład fukcji kulistc wcodą rówież fukcje Φ (, Φ 0( i Φ (, którc postaci są określoe wore [W..76ab]: i Φ ( e [.5.7a] π Φ ( [.5.7b] 0 π e i π Φ ( [.5.7c] Ostateca postać fukcji kulistc w staac o J jest więc astępująca: Y Y ( i i siϑe siϑe [.5.8a] π π i i (, siϑe siϑe [.5.8b] π π Y ( cosϑ cosϑ [.5.8c] 0 π π 4

Ad.a Eergia rotatora stwego ależ od wartości licb kwatowej J i ie ależ od wartości licb kwatowej M [W..8]. We wsstkic staac kwatowc, któr odpowiada J (cli staac opiswac fukcjai Y, Y (, Y ( eergia rotatora jest więc taka saa i rówa: ( 0 E [.5.9] I Poiar eergii daje powżsą wartość prawdopodobieństwe 00%. Ad.b Kwadrat oetu pędu, podobie jak eergia, jest kwatowa pre licbę J (wór [W..8]. We wsstkic staac o J a: M [.5.0] Poiar kwadratu oetu pędu daje wartość prawdopodobieństwe 00%. Ad.c Wartość składowej etowej oetu pędu jest kwatowaa pre licbę kwatową M i ie ależ od licb J. Magetca kwatowa licba rotacji M oże prjować w iteresującc as staac wartości:,0,-. Składowa etowa oetu pędu (wór [W..8] będie, odpowiedio, prjować wartości:, 0,. W każd e staów opisac fukcjai Y (, Y0(, Y ( oże w wiku poiaru uskać tlko jedą wartość składowej etowej oetu pędu i będie oa uskaa prawdopodobieństwe 00%. Ad. Aalogic proble bł już rowiąwa w prkładie I. Uorowaą postać asej fukcji apise jako: ψ Y ( Y ( Y ( [.5.] ( 0 Ad.4 Fukcja ψ jest liiową kobiacją trec fukcji kulistc, któr odpowiada taka saa (rówa wartość licb kwatowej J. Poiar kwatowac włącie pre licbę J wielkości, cli eergii i oetu pędu, da ate (e 00%-ow prawdopodobieństwe oblicoe już popredio wartości (odpowiedio [.5.9] i [.5.0]. Fukcja ψ jest liiową kobiacją trec fukcji kulistc, któr odpowiadają róże wartości licb kwatowej M (rówe:,0, -. Poiar kwatowaej pre licbę M składowej etowej oetu pędu ie da ate jedej lec tr wartości:, 0,. Poieważ udiał wsstkic trec fukcji Y, Y (, Y ( w kobiacji jest taki sa, to prawdopodobieństwo uskaia każdej wartości,%. Ad.5 Wstępując w całce prostsej postaci: M ˆ, ( 0 0, jest takie sao i rówe ψ ψ operator oża dość łatwo doprowadić do [, ] [, ] [, ] [, ] [, ] [, ] [.5.] Wartość koutatora [, ] wosi: [, ] χ [, i ] χ i χ χ i χ χ χ i [.5.] ( ( χ Wstawiając powżsą wartość do ależości [.5.] a: ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ [, ˆ M M M M M ] M im [.5.] W taki raie postać asej całki oża apisać jako: gdie: ψ ψ i ψ M ψ [.5.4] ˆ ˆ ( ( Y ( ( Y0( Y ( 0 ψ M [.5.5] W taki raie: ψ ψ i ψ ψ i [.5.6] 5

Zadaia do saodielego rowiąaia: Zadaie 6 W pew staie stacjoar rotatora stwego o oecie bewładości I wartość własa kwadratu oetu pędu wosi 6.. Podaj postać jawą wsstkic fukcji kulistc, które ogą odpowiadać opisaeu staowi stacjoareu.. Jaki wik i jaki prawdopodobieństwe oża otrać w poiare: eergii składowej etowej oetu pędu w staac, któr odpowiadają fukcje wprowadoe w pukcie?. Załóż, że utwor uorowaą kobiację liiową fukcji wprowadoc w pukcie. Niec a oaca aksalą a b iialą, ożliwą do uskaia w t staie wartość składowej etowej oetu pędu. Jakie wartości usiałb ieć współciki w tej kobiacji, ab prawdopodobieństwo uskaia w wiku poiaru składowej etowej oetu pędu wartości a wosiło 0%, wartości b-,% a każdej poostałc wartości bło takie sao? Zadaie 7 Dae są operator i ˆ ora i, gdie M jest operatore oetu pędu. M. Zapisać postać jawą powżsc operatorów, wrażając je popre odpowiedie operator różickowe.. Wiedąc, że operator składowc oetu pędu są eritowskie sprawdić, c operator i są: a liiowe, b eritowskie. Oblicć koutator: a [ M ˆ, ˆ M ] b [ M ˆ, ] c [[, ˆ ], ˆ M M ] d [[, ˆ ], ˆ M M ] e [[, ˆ ], ˆ M M ] Wskaówka: Wkorstaj reguł koutacje [W..6a,b,c] dla składowc oetu pędu. 6