Δομή Διάλεξης. Οι τελεστές της τροχιακής στροφορμής στην αναπαράσταση της θέσης. Τελεστές δημιουργίας και καταστροφής για ιδιοκαταστάσεις στροφορμής

Σχετικά έγγραφα
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

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

Nobel Φυσικής για Κβαντική Ηλεκτροδυναμική

Δομή Διάλεξης. Ορισμός Ολικής Στροφορμής. Σχέση βάσης ολικής στροφορμής (j,m j ) με βάση επιμέρους στροφορμών (m 1,m 2 )

Κβαντικό Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο

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

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

Αρμονικός Ταλαντωτής

Άσκηση 1. Δείξτε τις σχέσεις μετάθεσης των πινάκων Pauli

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.

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

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

Χρονοανεξάρτητη Μη-Εκφυλισμένη Θεωρία Διαταραχών

Μετασχηματισμοί Καταστάσεων και Τελεστών

Το Ελεύθερο Σωμάτιο Ρεύμα Πιθανότητας

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

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

και χρησιμοποιώντας τον τελεστή A r P αποδείξτε ότι για

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

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

Κεφάλαιο 14: Πρόσθεση Στροφορμών

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

Διάλεξη 2: Κεντρικά Δυναμικά. Αναζητούμε λύσεις της χρονοανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger για κεντρικά δυναμικά

Η Αναπαράσταση της Θέσης (Position Representation)

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

Δομή Διάλεξης. Ορισμός-Παραδείγματα Τελεστών. Αναμενόμενες τιμές φυσικών μεγεθών με χρήση τελεστών. Ιδιοκαταστάσεις και Ιδιοτιμές τελεστών

Δύο διακρίσιμα σωμάτια με σπιν s 1

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

Η άλγεβρα της στροφορμής

Λυμένες ασκήσεις στροφορμής

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 5

Δείξτε ότι οι ιδιοκαταστάσεις της ενέργειας του ελεύθερου κβαντικού 2

Εισαγωγή σε προχωρημένες μεθόδους υπολογισμού στην Επιστήμη των Υλικών

Κίνηση σε Μονοδιάστατα Τετραγωνικά Δυναμικά

Συστήματα Πολλών Σωματίων

Σπιν 1 2. Γενικά. Ŝ και S ˆz γράφονται. ιδιοκαταστάσεις αποτελούν ορθοκανονική βάση στον χώρο των καταστάσεων του σπιν 1 2.

ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΣΜΗΜΑ ΥΤΙΚΗ ΣΟΜΕΑ ΘΕΩΡΗΣΙΚΗ ΥΤΙΚΗ ΚΒΑΝΣΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ. Ασκήσεις και Προβλήματα. Α. Π. Λύκκας

Â. Θέλουμε να βρούμε τη μέση τιμή

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Κεντρικά Δυναμικά Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

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

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

Εύρεση των ιδιοτιμών της στροφορμής

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

ETY-202 ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΤΗΣ ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 02. ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ. Στέλιος Τζωρτζάκης 1/11/2013

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

Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής

Κεφάλαιο 9: Συστήματα Πολλών σωματίων

. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

(φορτισμένος αρμονικός 2 ταλαντωτής μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο) είναι

ˆ ˆ. (τελεστής καταστροφής) (τελεστής δημιουργίας) Το δυναμικό του συστήματός μας (αρμονικός ταλαντωτής μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο) είναι

Κβαντικές Καταστάσεις

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Κεφάλαιο 4

Θεωρία Διαταραχών ΙΙ: Εκφυλισμένες Καταστάσεις

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

Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής. Σημειώσεις I: Κίνηση σε τρεις διαστάσεις, στροφορμή

Σπιν 1/2. Γενικά. 2 Υπενθυμίζουμε ότι τα έξι κουάρκ και τα έξι λεπτόνια του Καθιερωμένου Προτύπου,

fysikoblog.blogspot.com

+ z, όπου I x, I y, I z είναι οι ροπές αδράνειας

Η εξίσωση Dirac (Ι) Σπύρος Ευστ. Τζαμαρίας Στοιχειώδη Σωμάτια 1

ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΟΣ ΑΡΜΟΝΙΚΟΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗΣ ΜΕΣΑ ΣΕ ΟΜΟΓΕΝΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ: ΤΕΛΕΣΤΕΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗΣ, ΒΑΣΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ, ΕΛΑΧΙΣΤΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΖΗΤΗΣΗ

Διάλεξη 1: Κβαντομηχανική σε τρεις διαστάσεις

1. Μετάπτωση Larmor (γενικά)

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

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

μαγνητικό πεδίο παράλληλο στον άξονα x

Σύστημα δύο αλληλεπιδρώντων σπιν μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο (άσκηση)

Εφαρμογές Θεωρίας Διαταραχών σε Υδρογόνο: Λεπτή Υφή, Φαινόμενο Zeeman, Υπέρλεπτη Υφή

μαγνητικό πεδίο τυχαίας κατεύθυνσης

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

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

Εξετάσεις 1ης Ιουλίου Για την ϐασική κατάσταση του ατόµου του Υδρογόνου της οποίας η κανονικοποιηµένη στην µονάδα

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 29: Το άτομο του υδρογόνου. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

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

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

Κβαντομηχανική Ι 6o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

Θεωρία Χρονοεξαρτώμενων Διαταραχών

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Δηλαδή. Η Χαμιλτονιανή του περιστροφέα μέσα στο μαγνητικό πεδίο είναι

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Μάθημα 7ο. Υλοκύματα Και Η Σύγχρονη Ατομική Θεωρία

ΜΙΓΑΔΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΓΕΝΙΚΑ. Έστω σωμάτιο, στις τρεις διαστάσεις, που βρίσκεται υπό την επίδραση μιγαδικού δυναμικού της μορφής

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 33: Εφαρμογές στο άτομο του υδρογόνου. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

= + =. cos ( ) sin ( ) ˆ ˆ ˆ. Άσκηση 4.

Κεφάλαιο 7: Μετασχηματισμοί Καταστάσεων και Τελεστών

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

ΕΞΙΣΩΣΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑΣ ΣΕ ΜΙΑ ΤΥΧΑΙΑ ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΗ

( x) Half Oscillator. Σωμάτιο βρίσκεται υπό την επίδραση του δυναμικού

Κβαντικοί αριθμοί τρεις κβαντικοί αριθμοί

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

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

Ατομική δομή. Το άτομο του υδρογόνου Σφαιρικά συμμετρικές λύσεις ψ = ψ(r) Εξίσωση Schrodinger (σφαιρικές συντεταγμένες) ħ2. Εξίσωση Schrodinger (1D)

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

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 17: Εφαρμογή στην αναπαράσταση τελεστών με μήτρα και εισαγωγή στον συμβολισμό Dirac

Παραμαγνητικός συντονισμός

( ) ( ) ( )! r a. Στροφορμή στερεού. ω i. ω j. ω l. ε ijk. ω! e i. ω j ek = I il. ! ω. l = m a. = m a. r i a r j. ra 2 δ ij. I ij. ! l. l i.

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

Λύση Εξίσωσης Laplace: Χωρισμός Μεταβλητών

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ Σεπτέµβριος 2001 ΘΕΜΑ 1 Ένα φυσικό σύστηµα, ενός βαθµού ελευθερίας, περιγράφεται από την ακόλουθη συνάρτηση

Transcript:

Τροχιακή Στροφορμή

Δομή Διάλεξης Οι τελεστές της τροχιακής στροφορμής στην αναπαράσταση της θέσης Τελεστές δημιουργίας και καταστροφής για ιδιοκαταστάσεις στροφορμής Ιδιοτιμές και ιδιοκαταστάσεις της L 2 και L z : Σφαιρικές Αρμονικές Σύνοψη Ασκήσεις

Τελεστής Στροφορμής Κλασικός ορισμός στροφορμής: Συνιστώσες: +3a Ποσότητα που διατηρείται στην κλασική μηχανική όταν V=V(r) L r p F Κβαντομηχανική: Η στροφορμή είναι ερμητιανός τελεστής. +3b Σχέσεις Μετάθεσης: +3c αφού: Επομένως:

Τετράγωνο Στροφορμής Τετράγωνο στροφορμής: Σχέσεις Μετάθεσης: Ταυτόχρονη μέτρηση L 2 και L z.

Αναπαράσταση θέσης r Σφαιρικές Συντεταγμένες r, θ, : Αντίστροφος μετασχηματισμός: Σχέση διαφορικών τελεστών: +3d

Αναπαράσταση θέσης Σχέση διαφορικών τελεστών: Τελεστές στροφορμής σε σφαιρικές συν/νες: +3f

Αναπαράσταση θέσης Τελεστές στροφορμής σε σφαιρικές συν/νες: +3g Οι τελεστές (συνιστώσες) της στροφορμής αναπαρίστανται σε σφαιρικές συν/νες στον χώρο των θέσεων συναρτήσει μόνο των συν/νων θ και και όχι της ακτίνας r.

Τελεστές Δημιουργίας και Καταστροφής Ορίζουμε: Έυρεση [L +,L - ]: Όμοια δείχνουμε ότι +3h Έυρεση [L +,L z ]: Όμοια για [L -,L z ]:

Τελεστές Δημιουργίας και Καταστροφής στον χώρο θέσεων Ορίζουμε: +3i

Ιδιοκαταστάσεις Στροφορμής Εξισώσεις Ιδιοτιμών: παραμετροποιημένες ιδιοτιμές (l 0) ιδιοκατάσταση Ορθοκανονικές Ιδιοκαταστάσεις: Δημιουργία Ιδιοκαταστάσεων με τον L + : L Y l m ~ Y l m 1

Ιδιοκαταστάσεις Στροφορμής Δημιουργία Ιδιοκαταστάσεων με τον L + (αύξηση ιδιοτιμών): L Y l m ~ Y l m 1 Καταστροφή Ιδιοκαταστάσεων με τον L + (μείωση ιδιοτιμών): L Y l m ~ Y +3i l m 1

Εύρεση Σταθερών Αναλογίας L Y l m ~ Y l m 1 L Y l m ~ Y l m 1

Εύρεση Σταθερών Αναλογίας Εύρεση σταθερών c +, c - : lm L L lm c c * lm lm lm L L lm c c * lm lm Επομένως: και

Ιδιοτιμές του L z Δοκιμαστική μορφή ιδιοκατάστασης L 2, L z : Ορθοκανονικότητα: m 0, 1, 2, 3... Κανονικοποίηση: +3i

Ιδιοτιμές του L 2 Έστω η κυματοσυνάρτηση Προφανώς ισχύει: Επομένως:

Ιδιοτιμές του L 2 Όμοια, από την σχέση: έχουμε: +3j 1 1 4l 4l 0,( 1) 2 2 2 2 m m l l m l l 2 2 m m l l 0 l 1 m l 1 1 4l 4l 0,( 1) 2 0 1 2 2 2 m m l l m l l 2 2 m m l l l m l

Ιδιοτιμές του L 2 Έχουμε δείξει ότι: και m 0, 1, 2, 3... Έστω m - η ελάχιστη τιμή του m. Ισχύει: Ακόμα ισχύει: Έπομένως +3k m 0

Ιδιοτιμές του L 2 Έχουμε δείξει: m 0 Όμοια δείχνουμε για την μέγιστη τιμή του m (m + ): +3l Άρα ο κβαντικός αριθμός m παίρνει τις ακέραιες τιμές: Ενώ ο κβαντικός αριθμός l είναι μη αρνητικός παίρνει τις ακέραιες τιμές:

Ιδιοτιμές του L 2 Αβεβαιότητα L x, L y : Δυνατές τιμές του L z για l=3

Ιδιοκαταστάσεις των L 2, L z Σφαιρικές Αρμονικές Έχουμε δείξει ότι η μέγιοτη τιμή του m είναι +l. Άρα: Δοκιμαστική λύση: +3m Όμοια δείχνουμε ότι: +3n

Ιδιοκαταστάσεις των L 2, L z Σφαιρικές Αρμονικές Ξεκινόντας από την Υ ll βρίσκουμε με δράση του L - τις ιδιοκαταστάσεις με μικρότερο m: Γενικά ισχύει: +3o Όμοια δείχνουμε ότι: +3p

Ιδιοκαταστάσεις των L 2, L z Σφαιρικές Αρμονικές Συνεχίζοντας από την Υ l l-1 βρίσκουμε με δράση του L - τις ιδιοκαταστάσεις με μικρότερο m: l 1 +3q Όμοια δείχνουμε ότι: +3r Γενικεύοντας έχουμε:

Ιδιοκαταστάσεις των L 2, L z Σφαιρικές Αρμονικές Αντίστοιχα έχουμε: Γενικεύοντας έχουμε (m 0): m 0

Ιδιοκαταστάσεις των L 2, L z Σφαιρικές Αρμονικές Σφαιρική συμμετρία για (l,m)=(0,0) (l,m)=(1,0) (l,m)=(1,±1) (l,m)=(0,0)

Ιδιοκαταστάσεις των L 2, L z Σφαιρικές Αρμονικές Γωνιακή Πυκνότητα Πιθανότητας

Κανονικοποίηση Σφαιρικών Αρμονικών Για κανονικοποίηση απαιτούμε: Μετά από πράξεις βρίσκουμε: όπου (m 0): και (m 0): Επομένως; Ορθοκανονική βάση;

Σύνοψη Ο κβαντομηχανικός τελεστής της στροφορμής προκύπτει από την αντίστοιχη κλασική ποσότητα και θα παίξει σημαντικό ρόλο στην λύση της εξίσωσης του Schrodinger για κεντρικά δυναμικά V(r) σε 3D. Οι συνιστώσες της στροφορμής δεν μετατίθενται μεταξύ τους και επομένως δεν έχουν κοινή βάση ιδιοκαταστάσεων. Το τετράγωνο της στροφορμής L 2 μετατίθεται με κάθε συνιστώσα και επομένως υπάρχει κοινή βάση ιδιοκαταστάσεων μεταξύ L 2 και L z. Οι ιδιοτιμές των L 2 και L z έχουν την μορφή l(l+1)ћ 2 και mћ αντίστοιχα όπου l είναι μη αρνητικός ακέραιος και για κάθε l o m παιρνει τις τιμές l, -l+1, -1,0,1, l-1,l. Οι ιδιοκαταστάσεις στον χώρο των θέσεων των L 2 και L z λέγονται Σφαιρικές Αρμονικές Υ lm (θ,φ) και αποτελούν ορθοκανονική βάση.

Άσκηση 1 Δείξτε ότι Από τον ορισμό της στροφορμής έχουμε: Επομένως: Χρησιμοποιούμε τις γνωστές σχέσεις μετάθεσης:

Άσκηση 2 Δείξτε ότι Για κάθε συνιστώσα έχουμε: Επομένως

Άσκηση 3 Θεωρήστε σύστημα με l=1 βρείτε την αναπαράσταση των τελεστών L x, L y, L z και L 2 στην βάση των ιδιοκαταστάσεων των L z και L 2. Συμβολίζουμε τις ιδιοκαταστάσεις ως: Η δράση του L x στην βάση αυτή είναι: Επομένως:

Άσκηση 3 Θεωρήστε σύστημα με l=1 βρείτε την αναπαράσταση των τελεστών L x, L y, L z και L 2 στην βάση των ιδιοκαταστάσεων των L z και L 2. Αντίστοιχα για την L y έχουμε: Επίσης για την L z έχουμε: L z 1 0 0 0 0 0 0 0 1

Άσκηση 3 Θεωρήστε σύστημα με l=1 βρείτε την αναπαράσταση των τελεστών L x, L y, L z και L 2 στην βάση των ιδιοκαταστάσεων των L z και L 2. Τέλος για την L 2 έχουμε: Συγκεντρωτικά:

Άσκηση 4 Θεωρήστε σύστημα με l=1 βρείτε πιθανότητα να δώσει μια μέτρηση της L x τιμή ίση με 0 αν η κατάσταση του συστήματος στην βάση των L z και L 2 είναι Θα βρούμε τις ιδιοκαταστάσεις και τις ιδιοτιμές του L x και μετά θα προβάλουμε την κατάσταση που δίνεται στην ιδιοκατάσταση με L x =0. Σύμφωνα με την προηγούμενη άσκηση, αναπαράσταση του L x είναι: Έστω ότι οι ιδιοτιμές του L x είναι της μορφής H ιδιοτιμή λ είναι λύση της

Άσκηση 4 Έστω ότι οι ιδιοτιμές του L x είναι της μορφής H ιδιοτιμή λ είναι λύση της Με λύσεις Επομένως οι ιδιοτιμές της L x είναι ±ћ και 0. Έστω το ιδιοδιάνυσμα της L x που αντιστοιχεί στην ιδιοτιμή +ћ: με συνθήκη κανονικοποίησης:

Άσκηση 4 Έστω το ιδιοδιάνυσμα της L x που αντιστοιχεί στην ιδιοτιμή +ћ: με συνθήκη κανονικοποίησης: Η εξίσωση ιδιοτιμών είναι: που οδηγεί σε

Άσκηση 4 Έστω το ιδιοδιάνυσμα της L x που αντιστοιχεί στην ιδιοτιμή 0: με συνθήκη κανονικοποίησης: Η εξίσωση ιδιοτιμών είναι: που οδηγεί σε Όμοια βρίσκουμε: +3s

Άσκηση 4 Η κατάσταση του συστήματος γράφεται: Επομένως: Άρα η πιθανότητα να δώσει η μέτρηση την τιμή L x = 0 είναι

Άσκηση 5 Έστω σωμάτιο με κυματοσυνάρτηση: Βρείτε την πιθανότητα μέτρηση των L z και L 2 να δώσει τις τιμές L z = 0 και L 2 = 2 ћ 2. Δίνονται οι γνωστές σχέσεις: Εκφράζουμε την κυματοσυνάρτηση σε σφαιρικές συν/νες όπου Έχουμε:

Άσκηση 5 Από την μορφή των σφαιρικών αρμονικών που δίνονται, εύκολα προκύπτει ότι: +3t Έστω η κανονικοποιημένη γωνιακή κυματοσυνάρτηση Έχουμε: +3u

Άσκηση 5 Άρα η πιθανότητα να δώσει η μέτρηση L z = 0 και L 2 = 2 ћ 2 είναι Όμοια έχουμε:

Άλυτες Ασκήσεις 1. Συμμετρική σβούρα έχει ενέργεια της μορφής Βρείτε τις ιδιοκαταστάσεις και τις ιδιοτιμές της Χαμιλτονιανής Βρείτε την αναμενόμενη (μέση) τιμή του τελεστή L x + L y + L z σε μια από τις ιδιοκαταστάσεις της Χαμιλτονιανής. Την t=0 το σύστημα βρίσκεται στην κατάσταση l,m>= 3,0>. Ποια μέτρηση θα προκύψει για την L z σε μια επόμενη χρονική στιγμή; 2. Σύστημα βρίσκεται σε ιδιοκατάσταση l,m>. Βρείτε το άθροισμα των αβεβαιοτήτων ΔL x2 + ΔL y 2. 3. Δείξτε ότι

Άλυτες Ασκήσεις 4. Αποδείξτε τις σχέσεις που δεν αποδείχτηκαν στην διάλεξη. Συγκεκριμένα: L Y l m ~ Y l m 1