x όπου Α και a θετικές σταθερές. cosh ax [Απ. Οι 1, 2, 5] Πρόβλημα 3. Ένα σωματίδιο μάζας m κινείται στο πεδίο δυναμικής ενέργειας ( x) exp

Σχετικά έγγραφα
. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δ. ΣΚΑΡΛΑΤΟΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΘΕΜΑΤΑ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΙΙ. Θέμα 2. α) Σε ένα μονοδιάστατο πρόβλημα να δείξετε ότι ισχύει

και χρησιμοποιώντας τον τελεστή A r P αποδείξτε ότι για

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

( ) * Λύση (α) Καθώς η Χαµιλτονιανή είναι ερµιτιανός τελεστής έχουµε ότι = = = = 0. (β) Απαιτούµε

Κεφάλαιο 38 Κβαντική Μηχανική

1 p p a y. , όπου H 1,2. u l, όπου l r p και u τυχαίο μοναδιαίο διάνυσμα. Δείξτε ότι μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής.

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ενότητα 5 Μεταφορική και Ταλαντωτική Κίνηση Δημήτρης Κονταρίδης Αναπληρωτής Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 23: Ασκήσεις. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 12: Ασκήσεις. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Τελική Εξέταση: 31 Γενάρη 2012 ( ιδάσκων: Α.Φ. Τερζής) ιάρκεια εξέτασης 3 ώρες.

ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 07. ΣΤΡΟΦΟΡΜΗ ΚΑΙ ΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Διάλεξη 1: Κβαντομηχανική σε τρεις διαστάσεις

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ Ι Τελική (επί πτυχίω) Εξέταση: 17 Ιούνη 2013 ( ιδάσκων: Α.Φ. Τερζής) ΘΕΜΑ 1[ ]

Κίνηση σε Μονοδιάστατα Τετραγωνικά Δυναμικά

Κβαντομηχανική σε μία διάσταση

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

Κυματική φύση της ύλης: ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ. Φωτόνια: ενέργεια E = hf = hc/λ (όπου h = σταθερά Planck) Κυματική φύση των σωματιδίων της ύλης:

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Τελική Εξέταση: 30 Αυγούστου 2010 ( ιδάσκων: Α.Φ. Τερζής) ιάρκεια εξέτασης 2,5 ώρες.

Δομή Διάλεξης. Εύρεση ακτινικού μέρους εξίσωσης Schrödinger. Εφαρμογή σε σφαιρικό πηγάδι δυναμικού απείρου βάθους. Εφαρμογή σε άτομο υδρογόνου

Αρχίζουµε µε την µη συµµετρική µορφή του απειρόβαθου κβαντικού πηγαδιού δυναµικού, το οποίο εκτείνεται από 0 έως L.

Εφαρμογές κβαντικής θεωρίας

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Κεντρικά Δυναμικά Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

Θεωρία Διαταραχών ΙΙ: Εκφυλισμένες Καταστάσεις

ΕΑΠ ΦΥΕ 34. ( γ ) Βρείτε την ενέργεια σε ev του φωτονίου της σειράς Balmer, που έχει το

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Εκφυλισμένη Θεωρία Διαταραχών Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

ETY-202. Ο γενικός φορμαλισμός Dirac ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 05. Ο ΓΕΝΙΚΟΣ ΦΟΡΜΑΛΙΣΜΟΣ DIRAC. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/11/2013

16/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 09. ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ

21/11/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 06. Ο ΑΡΜΟΝΙΚΟΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗΣ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης

Μοντέρνα Φυσική. Κβαντική Θεωρία. Ατομική Φυσική. Μοριακή Φυσική. Πυρηνική Φυσική. Φασματοσκοπία

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 23: Σκέδαση σε τετραγωνικά δυναμικά. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Κβαντικό Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο

KΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

Πανεπιστήµιο Αθηνών. προς το χρόνο και χρησιµοποιείστε την εξίσωση Schrodinger για να βρείτε τη χρονική παράγωγο της κυµατοσυνάρτησης.

ΜΕΡΟΣ Α: ΤΑ ΘΕΜΕΛΙΑ ΚΕΦ. 1. ΟΙ ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΑΡΧΕΣ ΚΕΦ. 4. Ο ΓΕΝΙΚΟΣ ΦΟΡΜΑΛΙΣΜΟΣ ΤΟΥ DIRAC ΚΕΦ. 5. Ο ΑΡΜΟΝΙΚΟΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗΣ ΚΕΦ. 7.

x L I I I II II II Ακόµα αφού η συνάρτηση στην θέση x=0 είναι συνεχής, έχουµε την παρακάτω συνθήκη. ηλαδή οι ιδιοσυναρτήσεις είναι

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Κβαντομηχανική σε τρεις διαστάσεις Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ.

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 38 +)

Το Ελεύθερο Σωμάτιο Ρεύμα Πιθανότητας

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 21: Δέλτα πηγάδι δυναμικού. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Ηλεκτρομαγνητισμός - Οπτική - Σύγχρονη Φυσική Ενότητα: Σύγχρονη Φυσική

Κεφάλαιο 1. Κβαντική Μηχανική ΙΙ - Περιλήψεις, Α. Λαχανάς

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι (Τµήµα Α. Λαχανά) 1 Φεβρουαρίου 2010

Διάλεξη 3: Το άτομο του Υδρογόνου. Αναζητούμε λύσεις της χρονοανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger για το κεντρικό δυναμικό

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 19: Εισαγωγή στα τετραγωνικά δυναμικά. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Εφαρμογές της κβαντομηχανικής. Εφαρμογές της κβαντομηχανικής

Αρμονικός Ταλαντωτής

Πυρηνικά πρότυπα (μοντέλα)

Ŝ y, για σπιν ½, όπου. και. 1/2 x 1/2,

Ποια απο τις παρακάτω είναι η σωστή µορφή του πραγµατικού µέρους της κυµατοσυνάρτησης του

3. Το πρότυπο του Bohr εξήγησε το ότι το φάσμα της ακτινοβολίας που εκπέμπει το αέριο υδρογόνο, είναι γραμμικό.

Εισαγωγή σε προχωρημένες μεθόδους υπολογισμού στην Επιστήμη των Υλικών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Το άτομο του Υδρογόνου Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

ETY-202 ΟΙ ΓΕΝΙΚΕΣ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΤΩΝ ΘΕΜΕΛΙΩΔΩΝ ΑΡΧΩΝ ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 03. ΟΙ ΓΕΝΙΚΕΣ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ. Στέλιος Τζωρτζάκης 1/11/2013

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 27: Γενική μελέτη κβαντικών συστημάτων δύο και τριών διαστάσεων. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ IV. ΟΙ ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ ΚΑΙ ΤΑ ΤΡΟΧΙΑΚΑ

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 5

S ˆz. Απ. : Αυτό που πρέπει να βρούμε είναι οι συντελεστές στο ανάπτυγμα α. 2αβ

Κεφάλαιο 1. Κβαντική Μηχανική ΙΙ - Περιλήψεις, Α. Λαχανάς

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ η ΕΡΓΑΣΙΑ

Θεωρία Υλικών, 11/2/2011

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Θεωρητική Επιστήμη Υλικών

Ατομική Φυσική. Η Φυσική των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Â. Θέλουμε να βρούμε τη μέση τιμή

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 7: Διερεύνηση εξίσωσης Schro dinger και απειρόβαθο πηγάδι δυναμικού. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Η κυματοσυνάρτηση στην αναπαράσταση ορμής Ασκήσεις. Σπύρος Κωνσταντογιάννης Φυσικός, M.Sc. 8 Δεκεμβρίου 2017

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Μάθηµα 13 ο, 30 Οκτωβρίου 2008 (9:00-11:00).

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Λύσεις Θεµάτων - Κβαντοµηχανική ΙΙ (Τµήµα Α. Λαχανά) Ειδική Εξεταστική Περίοδος - 11ης Μαρτίου 2013

P(n 1, n 2... n k ) = n 1!n 2! n k! pn1 1 pn2 2 pn k. P(N L, N R ) = N! N L!N R! pn L. q N R. n! r!(n r)! pr q n r, n! r 1!r 2! r k!

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙI Ιούνιος 2004

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 26: Ολοκλήρωση της αλγεβρικής μεθόδου για την μελέτη του αρμονικού ταλαντωτή

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ ΕΝ ΕΙΚΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ 5 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ. Προθεσµία παράδοσης 6/5/08

Να εκτιµηθούν οι ιδιοκαταστάσεις του συστήµατος για τις δέσµιες καταστάσεις.

ˆ pˆ. παραγωγίστε ως προς το χρόνο και χρησιμοποιείστε την εξίσωση Schrodinger για να βρείτε τη χρονική παράγωγο της κυματοσυνάρτησης. Θα βρείτε.

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι. Πρόχειρο ιαγώνισµα: 11 Νοεµβρίου 2008 ( ιδάσκων: Α.Φ. Τερζής) ιάρκεια εξέτασης 1 ώρα.

ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δ. ΣΚΑΡΛΑΤΟΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 1

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 15: Η έννοια του κυματοπακέτου στην Kβαντομηχανική. Τερζής Ανδρέας Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Κεφάλαιο 11. Η Εξίσωση Schrödinger σε μια διάσταση

Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης

Η Αναπαράσταση της Θέσης (Position Representation)

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 5: Κυματομηχανική. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Κβαντομηχανική σε. τρεις διαστάσεις. Εξίσωση Schrödinger σε 3D. Τελεστές 2 )

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Θεωρία Διαταραχών Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Συστήματα Πολλών Σωματίων Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

ΕΞΙΣΩΣΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑΣ ΣΕ ΜΙΑ ΤΥΧΑΙΑ ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΗ

Χρησιμοποιείστε την πληροφορία αυτή για να δείξετε ότι ο τελεστής που θα μεταφέρει το άνυσμα

Λύση 10) Λύση 11) Λύση

Κύριος κβαντικός αριθμός (n)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Σκέδαση Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ενότητα 4 Αρχές της Κβαντικής Μηχανικής Δημήτρης Κονταρίδης Αναπληρωτής Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Δομή Διάλεξης. Κλασσική Θεωρία Σκέδασης Ορισμοί μεγεθών σκέδασης. Κβαντική θεωρία σκέδασης Πλάτος σκέδασης

Transcript:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ (Υποχρεωτικό 4 ου Εξαμήνου) Διδάσκων : Δ. Σκαρλάτος Προβλήματα Σειρά # 5 : Η εξίσωση Schrödinger και η επίλυσή της σε απλά κβαντικά συστήματα Αντιστοιχεί στα Κεφάλαια 5 και 6 και την παράγραφο 7. των Serwy /Moses/Moyer Τα προβλήματα παρατίθενται με τη σειρά που διδάχθηκε η ύλη και με αύξουσα σειρά δυσκολίας ανά κατηγορία. Η ένδειξη υποδηλώνει λίγο πιο δύσκολο πρόβλημα. Οι φοιτητές μετά την παρακολούθηση και τη μελέτη των λυμένων Παραδειγμάτων θα πρέπει να είναι σε θέση να διαπραγματευτούν και αυτά τα προβλήματα. Η ένδειξη υποδηλώνει απαιτητικό πρόβλημα. I. Ιδιότητες της εξίσωσης Schrödinger- Στάσιμες καταστάσεις και καταστάσεις επαλληλίας Πρόβλημα. Ποιες από τις παρακάτω κυματοσυναρτήσεις ψ() δεν είναι φυσικά αποδεκτές ως λύσεις της (χρονικά ανεξάρτητης) εξίσωσης Schrödinger και γιατί; Πρόβλημα. Ποιες από τις παρακάτω κυματοσυναρτήσεις ψ() δεν είναι φυσικά αποδεκτές ως λύσεις της (χρονικά ανεξάρτητης) εξίσωσης Schrödinger και γιατί; ( ) Ae, ( ) Ae, ( ) Ae -, - 4 ( ) A e, A 5( ), ( ) sin 6 Ae, 7 ( ) A όπου Α και θετικές σταθερές. cosh [Απ. Οι,, 5] Πρόβλημα. Ένα σωματίδιο μάζας m κινείται στο πεδίο δυναμικής ενέργειας U( ), ά Εάν η κατάστασή του περιγάφεται από την κυματοσυνάρτηση m ( ) ep που είναι λύση της αντίστοιχης χρονικά ανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger, να υπολογιστεί η ενέργειά του. [Απ. E ] m

Πρόβλημα 4. Θεωρείστε ότι η κυματοσυνάρτηση n ( ) e, n έ αντιστοιχεί σε δέσμια κατάσταση ενός σωματιδίου μάζας m σε πεδίο δυναμικής ενέργειας U(), τέτοιου ώστε U( )=. Να υπολογιστεί η ενέργεια του σωματιδίου και η έκφραση του U(). [Απ. E m n( n ) n, U ( ) m ] Πρόβλημα 5. (α) Να υπολογιστεί η σταθερά Α έτσι ώστε η συνάρτηση - ( ) Ae, A έ να αποτελεί φυσικά παραδεκτή λύση της (χρονικά ανεξάρτητης) εξίσωσης Schrödinger. (β) Να υπολογιστεί η μέση τιμή της θέσης και η αβεβαιότητα θέσης για σωματίδιο μάζας m, η κατάσταση του οποίου σε μία δεδομένη χρονική στιγμή περιγράφεται από την παραπάνω κυματοσυνάρτηση. Δίδονται τα ολοκληρώματα: 4 e d,, e d [Απ. (α) (β) ] Πρόβλημα 6. Η κυματοσυνάρτηση (λύση της χρονικά ανεξάρτητης εξίσωσης του Schrödinger) ενός σωματιδίου δίνεται από την έκφραση:, ( ) Ce ( e ), όπου το μετράται σε nm. (α) Να προσδιοριστεί η τιμή της σταθεράς C. (β) Ποια είναι η πιθανότερη τιμή της θέσης στην οποία μπορεί να βρεθεί το σωματίδιο κατά την διάρκεια σχετικής μέτρησης; (γ) Να υπολογιστεί η μέση τιμή της θέσης του σωματιδίου και να συγκριθεί με το αποτέλεσμα του ερωτήματος (β). Δίδεται το ολοκλήρωμα: e d [Απ. (α) C nm (β) p ln nm,69nm (γ) nm,8nm ] Πρόβλημα 7. (α) Να υπολογιστεί η σταθερά Α έτσι ώστε η συνάρτηση - ( ) Ae, A έ να αποτελεί φυσικά παραδεκτή λύση της (χρονικά ανεξάρτητης) εξίσωσης Schrödinger. (β) Να υπολογιστεί η μέση τιμή της θέσης και η αβεβαιότητα θέσης για σωματίδιο μάζας m, η κατάσταση του οποίου σε μία δεδομένη χρονική στιγμή περιγράφεται από την παραπάνω κυματοσυνάρτηση. (γ) Στη γειτονιά ποιών σημείων είναι πιθανότερο να βρεθεί το σωματίδιο σε μία μέτρηση της θέσης; Δίδονται τα ολοκληρώματα: e d, 4 e d 4

[Απ. (α) (β), (γ) p ] Πρόβλημα 8. Η κατάσταση ενός σωματιδίου περιγράφεται σε μία ορισμένη χρονική στιγμή από την κυματοσυνάρτηση: ( ) ( ) ( ) όπου ψ () και ψ () λύσεις της χρονοανεξάρτητης εξίσωσης του Schrödinger απεικονίζοντας στάσιμες καταστάσεις με ενέργειες Ε = και Ε =6 (αυθαίρετες μονάδες ενέργειας) αντίστοιχα. (α) Ποιες είναι οι πιθανότητες μία μέτρηση της ενέργειας να δώσει για την κατάσταση επαλληλίας ψ() τις τιμές Ε και Ε ; (β) Υπολογίστε την μέση ενέργεια και την αβεβαιότητα ενέργειας του σωματιδίου στην κατάσταση επαλληλίας ψ(). [Απ. (β) E ] ΙΙ. Δέσμιες καταστάσεις-σωματίδιο σε απειρόβαθο πηγάδι δυναμικής ενέργειας. Πρόβλημα 9. Στο πρόβλημα της κίνησης σωματιδίου σε απειρόβαθο πηγάδι δυναμικής ενέργειας, να αποδειχθεί ότι για την κατάσταση που περιγράφεται από την κυματοσυνάρτηση ψ n (): L, L L ( n ) Πρόβλημα. Ένα απειρόβαθο πηγάδι δυναμικής ενέργειας εκτείνεται από L/ έως L/, δηλαδή: L L, U( ), αλλού Στηριζόμενοι στα αποτελέσματα της διαπραγμάτευσης του προβλήματος στο απειρόβαθο πηγάδι, L U( ), αλλού γράψτε την μορφή των τριών πρώτων κανονικοποιημένων κυματοσυναρτήσεων που περιγράφουν την κατάσταση του σωματιδίου. [Απ. ( ) cos, ( ) sin, ( ) cos L L L L L L ] Πρόβλημα. Ένα σωματίδιο μάζας m κινείται στο τροποποιημένο απειρόβαθο πηγάδι δυναμικής ενέργειας του σχήματος. Μία από τις κυματοσυναρτήσεις που περιγράφουν την κατάσταση του σωματιδίου εντός του πηγαδιού εικονίζεται στο σχήμα. Να εξηγηθεί η μορφή της. L

Πρόβλημα. Στο πρόβλημα της κίνησης σωματιδίου σε απειρόβαθο πηγάδι δυναμικής ενέργειας, η κατάσταση του σωματιδίου περιγράφεται από την επαλληλία των κανονικοποιημένων κυματοσυναρτήσεων (λύσεων της χρονικά ανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger) ψ () και ψ () (θεμελιώδης και πρώτη διεγερμένη αντίστοιχα): ( ) C ( ) ( ) (α) Να προσδιοριστεί η σταθερά C, έτσι ώστε η ψ() να είναι επίσης φυσικά αποδεκτή λύση της χρονικά ανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger. (β) Να βρεθεί η έκφραση της κυματοσυνάρτησης Ψ(,t) που εμπεριέχει την χρονική εξέλιξη της κατάστασης του σωματιδίου. (γ) Να προσδιοριστεί η μέση ενέργεια του σωματιδίου σε αυτή την κατάσταση επαλληλίας. (δ) Να αποδειχθεί ότι η μέση τιμή της θέσης του σωματιδίου σε αυτή την κατάσταση επαλληλίας δίδεται από την σχέση: E E * L 6L E E d d cos t d cos t 9 Τι παρατηρείτε; E E [Απ. (α) C (β) E ] ΙΙΙ. Δέσμιες καταστάσεις- Ο κβαντικός αρμονικός ταλαντωτής. Πρόβλημα. (α) Να κατασκευαστεί η κυματοσυνάρτηση ψ () της πρώτης διεγερμένης κατάστασης (n=) κβαντικού αρμονικού ταλαντωτή. (β) Να βρεθεί η έκφραση της κυματοσυνάρτησης Ψ (,t) που εμπεριέχει την χρονική εξέλιξη της πρώτης διεγερμένης κατάστασης (n=) κβαντικού αρμονικού ταλαντωτή. (γ) Ποια είναι η πιθανότερη τιμή της θέσης του ταλαντωτή στην κατάσταση n= κατά την διάρκεια σχετικής μέτρησης; (δ) Να υπολογιστεί η μέση τιμή της θέσης του ταλαντωτή στην κατάσταση n= και να συγκριθεί με το αποτέλεσμα του ερωτήματος (γ). 4 m 4 m m [Απ. (α) ( ) e e, (γ) p, m (δ) ] Πρόβλημα 4. Ένας κβαντικός αρμονικός ταλαντωτής βρίσκεται στη θεμελιώδη του κατάσταση. Να υπολογιστεί η πιθανότητα να βρεθεί εκτός των κλασικών ορίων κίνησής του. Υπενθυμίζεται ότι τα κλασικά όρια κίνησης κβαντικού αρμονικού ταλαντωτή αντιστοιχούν σε κλασικό ταλαντωτή με ενέργεια ίση με την αντίστοιχη του κβαντικού σε κάθε κατάστασή του. Έτσι για τη θεμελιώδη κατάσταση του κβαντικού ταλαντωτή τα αντίστοιχα κλασικά όρια κίνησης είναι Δίδεται το ολοκλήρωμα : A (γιατί;) m 5 7 e d... 4 [Aπ. ( A, A) ( A A),6 6% ] Πρόβλημα 5. Ένα σωματίδιο μάζας m βρίσκεται στο πεδίο δυναμικής ενέργειας U ( ) k c, k m, c ά (τροποποιημένος αρμονικός ταλαντωτής). Να βρεθεί το ενεργειακό του φάσμα. c c [Υπόδειξη: Θέσατε ] [Απ. En n, n,,... ] k k 4

ΙV. Καταστάσεις σκέδασης και φαινόμενα σήραγγος. Πρόβλημα 6. Σωμάτιο μάζας m κινείται έχοντας ενέργεια Ε στο πεδίο δυναμικής ενέργειας του σχήματος: U() U, U( ), Να υπολογιστεί η πιθανότητα ανάκλασης και διέλευσής του από το σκαλοπάτι έάν: (α) Ε > (β) -U < Ε < [Απ. (α) R U 4 E E U, T E U E E U E 4 (β) R, T ] Πρόβλημα 7. Σωμάτιο μάζας m κινείται έχοντας ενέργεια Ε στο πεδίο δυναμικής ενέργειας του σχήματος: U(), U( ) U, -U Να υπολογιστεί η πιθανότητα ανάκλασής του στο σκαλοπάτι; Αριθμητική εφαρμογή για Ε=4eV και U =5eV. U [Απ. R 4 ] E U E 5 V. Διδιάστατα και τριδιάστατα προβλήματα-εκφυλισμός. Πρόβλημα 8. Σωματίδιο βρίσκεται σε τριδιάστατο απειρόβαθο κιβώτιο δυναμικής ενέργειας διαστάσεων L. Να υπολογιστεί η πιθανότητα το σωματίδιο να βρεθεί σε μία μέτρηση της θέσης στο διάστημα,y,z L/4 όταν βρίσκεται στη θεμελιώδη ενεργειακή του κατάσταση. [Aπ.,4=4%] Πρόβλημα 9. (α) Σωματίδιο βρίσκεται σε διδιάστατο απειρόβαθο παραλληλόγραμμο δυναμικής ενέργειας διαστάσεων, b ( > b): Y, y b U (, y) b, ύ Να βρεθεί η μορφή των κυματοσυναρτήσεων που περιγράφουν την κατάστασή του καθώς και το ενεργειακό του φάσμα. X (β) Θεωρείστε στη συνέχεια ότι =b= L. Τι παρατηρείτε; [Απ.(α) n n y n ny En, (, ) sin sin,,,... n y nn y y n y ny m b b b (β) Εκφυλισμός] -U 5