Άσκηση 1. Δείξτε τις σχέσεις μετάθεσης των πινάκων Pauli

Σχετικά έγγραφα
Nobel Φυσικής για Κβαντική Ηλεκτροδυναμική

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

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

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

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

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

μαγνητικό πεδίο τυχαίας κατεύθυνσης

και χρησιμοποιώντας τον τελεστή A r P αποδείξτε ότι για

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

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

Sˆy. Η βάση για την οποία συζητάμε απαρτίζεται από τα ανύσματα = (1) ˆ 2 ± =± ± Άσκηση 20. (βοήθημα θεωρίας)

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

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

Παραμαγνητικός συντονισμός

Συστήματα Πολλών Σωματίων

Κβαντικό Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο

(ταλαντούμενο) μαγνητικό πεδίο τυχαίας κατεύθυνσης Επίλυση με αλλαγή βάσης

1. Μετάπτωση Larmor (γενικά)

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

Αρμονικός Ταλαντωτής

μαγνητικό πεδίο παράλληλο στον άξονα x

Το Ελεύθερο Σωμάτιο Ρεύμα Πιθανότητας

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

Η Αναπαράσταση της Θέσης (Position Representation)

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

Â. Θέλουμε να βρούμε τη μέση τιμή

Θεωρία Χρονοεξαρτώμενων Διαταραχών

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Κεφάλαιο 4

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

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

Χρονοανεξάρτητη Μη-Εκφυλισμένη Θεωρία Διαταραχών

Λυμένες ασκήσεις στροφορμής

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής

Δείξτε ότι οι ιδιοκαταστάσεις της ενέργειας του ελεύθερου κβαντικού 2

3/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 08. ΤΟ ΣΠΙΝ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΟ ΣΠΙΝ

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

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

Δύο διακρίσιμα σωμάτια με σπιν s 1

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

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

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

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

Θεωρία Διαταραχών ΙΙ: Εκφυλισμένες Καταστάσεις

Μετασχηματισμοί Καταστάσεων και Τελεστών

Κεφάλαιο 14: Πρόσθεση Στροφορμών

. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Κίνηση σε Μονοδιάστατα Τετραγωνικά Δυναμικά

Δηλαδή. Η Χαμιλτονιανή του περιστροφέα μέσα στο μαγνητικό πεδίο είναι

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

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

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

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

ΕΞΙΣΩΣΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑΣ ΣΕ ΜΙΑ ΤΥΧΑΙΑ ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΗ

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

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

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

(με ιδιοτιμές 1,0 και 1 αντίστοιχα ) είναι οι. i i i. ui ui u. i Tr u u Tr ˆ Fˆ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ II (ΑΠΕΙΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΕ ΠΕΡΙΟΧΗ/ΠΕΡΙΟΧΕΣ), και τις ενεργειακές στάθμες του, 2. E E E, όπου ˆ

Εύρεση των ιδιοτιμών της στροφορμής

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 1

Απαντησεις στις ερωτησεις της εξετασης της 24 ης Ιουνιου 2005

Θεωρία Υλικών, 11/2/2011

Η άλγεβρα της στροφορμής

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

Κεφάλαιο 9: Συστήματα Πολλών σωματίων

Μάθημα 7 & 8 Κβαντικοί αριθμοί και ομοτιμία (parity) ουσιαστικά σημεία με βάση το άτομο του υδρογόνου ΔΕΝ είναι προς εξέταση

Θεωρητική Επιστήμη Υλικών

, που, χωρίς βλάβη της γενικότητας, μπορούμε να θεωρήσουμε χρονική στιγμή μηδέν, δηλαδή

E + m. m + E 2m (σ p)/(2m) v. i( p) x = v(p, 97/389

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

Charge Conjuga,on. Μπορούμε να περιγράψουμε την κίνηση ενός φορτισμένου σωματιδίου σε. ελεύθερου σωματίδιου ως:

Ορμή - Κρούσεις, ΦΥΣ Διαλ.19 1

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

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Θεωρητική μηχανική ΙΙ

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

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

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Φεβρουάριος 2004

Θεωρητική μηχανική ΙΙ

ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΤΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΡΟΠΗ ΠΑΡΑΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΠΡΟΛΟΓΟΣ

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

Μάθηµα 19 ο, 25 Νοεµβρίου 2008 (9:00-11:00) & Συµπλήρωµα 7 εκεµβρίου 2010 (9:00-11:00).

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

Κβαντικές Καταστάσεις

ETY-202. Εκπομπή και απορρόφηση ακτινοβολίας ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 12. ΎΛΗ & ΦΩΣ. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/12/2012

Συστήματα συντεταγμένων

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

Μάθημα 7 α) QUIZ β-διάσπαση β) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό γ) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Transcript:

Άσκηση 1 Δείξτε τις σχέσεις μετάθεσης των πινάκων Pauli

Άσκηση 2 Βρείτε την δράση των τελεστών του spin S x, S y, S z, στις ιδιοκαταστάσεις του S z +1/2>, =1/2> Η αναπαράσταση των S x, S y, S z, στις ιδιοκαταστάσεις του S z +1/2>, =1/2> είναι: όπου Άρα έχουμε: +5p: Να γίνει με χρήση τελεστών δημιουργίας και καταστροφής

Άσκηση 3 Έστω ηλεκτρόνιo με z συνιστώσα του spin ίση με +ћ/2. Το spin ηλεκτρονίου μετράται κατά μηκος μιας διεύθυνσης z που σχηματίζει γωνία θ με την διεύθυνση z. Α. Βρείτε την πιθανότητα να δώσει μέτρηση τιμή +ћ/2 ή -ћ/2. Β. Ποιά είναι μέση τιμή του spin κατά μήκος της z ; Ο τελεστής spin κατά μήκος της διεύθυνσης z είναι: όπου Επομένως: Για τις ιδιοκαταστάσεις του S z έχουμε:

Άσκηση 3 +5q

Άσκηση 3 +5r +5r Από την κανονικοποίηση του +1/2> έχουμε

Άσκηση 3 Άρα (Η φάση είναι αυθαίρετη και την επιλέγουμε ίση με την αζιμουθιακή γωνία.) Ακόμα έχουμε

Άσκηση 3 ορθογωνιότητα 1 1 i ' ' ccos d sin e 0 2 2 2 2 Κανονικοποίηση: c i tan e d 2 i c tan e d 2 i c sin e d 2 d cos 2 1 i 1 1 ' sin e cos 2 2 2 2 2 Αυθαιρεσία φάσης d cos 2 i c sin e d 2

Άσκηση 3 1 i 1 1 ' sin e cos 2 2 2 2 2 Μέση τιμή του spin κατά μήκος της z για την κατάσταση +ћ/2>: +5s 1 i 1 1 ' sin e cos 2 2 2 2 2

Άσκηση 3 1 i 1 1 ' sin e cos 2 2 2 2 2 +5t: Να βγει και με άλλο τρόπο Είναι το κλασσικά αναμενόμενο αποτέλεσμα

Άσκηση 4 Βρείτε τις ιδιοκαταστάσεις και τις ιδιοτιμές του τελεστή S x +S y για σωμάτιο με σπιν s=1/2. ˆ ˆ ˆ 0 1 i A Sx S y 1 i 0 Για τις ιδιοτιμές έχουμε: Άρα οι ζητούμενες ιδιοτιμές είναι: +5u

Άσκηση 4 Βρείτε τις ιδιοκαταστάσεις και τις ιδιοτιμές του τελεστή S x +S y για σωμάτιο με σπιν s=1/2. ˆ 0 1 i A 1 i 0 Έστω ιδιοκαταστάσεις της μορφής: Για την ιδιοτιμή +ћ/2 έχουμε:

Άσκηση 4 Για την ιδιοτιμή +ћ/2 έχουμε: Άρα η ιδιοκατάσταση είναι: +5v Όμοια βρίσκουμε για την ιδιοτιμή : +5w

Άσκηση 5

Άσκηση 6

Άσκηση 7 Βρείτε τις ιδιοκαταστάσεις και τις ιδιοτιμές των τελεστών S x, S y, S z. Για τον S z έχουμε δείξει ότι οι ιδιοτιμές και τα αντίστοιχα ιδιοδιανύσματα είναι: Για τον S x οι ιδιοτιμές γράφονται ως ћλ/2 και προκύπτουν ως λύση της εξίσωσης: Άρα για τον S x οι ιδιοτιμές είναι ±ћ/2

Άσκηση 7 Άρα για τον S x οι ιδιοτιμές είναι ±ћ/2 Για τις ιδιοκαταστάσεις έχουμε: Άρα για την ιδιοτιμή + ћ/2 έχουμε: Αντίστοιχα για την ιδιοτιμή - ћ/2 χρησιμοποιούμε ορθογωνιότητα και κανονικοποίηση για να βρούμε: +5x

Άσκηση 7 Όμοια για τον S y οι ιδιοτιμές γράφονται ως ћλ/2 και προκύπτουν ως λύση της εξίσωσης: Άρα και για τον S y οι ιδιοτιμές είναι ±ћ/2 Για τις ιδιοκαταστάσεις έχουμε: Άρα για την ιδιοτιμή + ћ/2 έχουμε:

Άσκηση 7 Άρα για την ιδιοτιμή + ћ/2 έχουμε: Αντίστοιχα για την ιδιοτιμή - ћ/2 χρησιμοποιούμε ορθογωνιότητα και κανονικοποίηση: Άρα για S x : Και για S y :

Άσκηση 8 Σωμάτιο με spin ½ βρίσκεται σε μαγνητικό πεδίο με Χαμιλτονιανή H=(eB/mc)S z. Την στιγμή t=0 το σωμάτιο βρίσκεται σε ιδιοκατάσταση του τελεστή S x με ιδιοτιμή +ћ/2. Βρείτε την κατάσταση του σωματίου για t>0. t=0 t>0 1 1 1 2 2 2 eb eb i t i t mc 2 mc 2 ( t) e z e z

Άλυτες Ασκήσεις 1. Βρείτε τις αναπαραστάσεις των Sx, Sy, Sz για ένα σωμάτιο με spin 1. 2. Ηλεκτρόνιο βρίσκεται στην κατάσταση Κανονικοποιήστε την κατάσταση. Βρείτε τα πιθανά αποτελέσματα μιας μέτρησης του S z και τις αντίστοιχες πιθανότητες. Ποια είναι η μέση τιμή του S z. Επαναλάβετε για τις συνιστώσες S y. 3. Ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο της μορφής Βρείτε την Χαμιλτονιανή του συστήματος. Το ηλεκτρόνιο έχει αρχικά spin `πανω στην κατεύθυνση του άξονα x. Βρείτε την κατάσταση χ(t) του ηλεκτρονίου την χρονική στιγμή t. Βρείτε την πιθανότητα να δώσει μια μέτρηση του S x, την τιμή -ћ/2 την χρονική στιγμή t. Ποια είναι η ελάχιστη τιμή του B 0 απαιτείται για πλήρη αναστροφή της κατεύθυνσης του S x ;

Άλυτες Ασκήσεις 4. Αποδείξτε τις σχέσεις που δεν αποδείξαμε στο μάθημα: Άσκηση 4 Άσκηση 7