Κβαντομηχανική Ι 3o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

Σχετικά έγγραφα
Κβαντομηχανική Ι 1o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

ψ (x) = e γ x A 3 x < a b / 2 A 2 cos(kx) B 2 b / 2 < x < b / 2 sin(kx) cosh(γ x) A 1 sin(kx) a b / 2 < x < b / 2 cos(kx) + B 2 e γ x x > a + b / 2

Κβαντομηχανική Ι Λύσεις προόδου. Άσκηση 1

Η Αναπαράσταση της Θέσης (Position Representation)

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι (Τµήµα Α. Λαχανά) 1 Φεβρουαρίου 2010

. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

Κβαντομηχανική Ι 2o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

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

Αρμονικός Ταλαντωτής

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

ii) Υπολογίστε τις μέσες τιμές της θέσης και της ορμής του ταλαντωτή όταν t 0.

Το Ελεύθερο Σωμάτιο Ρεύμα Πιθανότητας

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

KΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

H = H 0 + V (0) n + Ψ (1) n + E (2) (3) >... Σε πρώτη προσέγγιση µπορούµε να δεχτούµε ότι. n και E n E n

Άσκηση 1. h 2 B = 1 + A = Για τις περιοχές A : x < 0, B : x > 0 η εξίσωση Schroedinger θα έχει τη μορφή της ελεύθερης εξίσωσης, αφού V(x) = 0:

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

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

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

Αρμονικός ταλαντωτής Ασκήσεις

ΑΡΧΕΣ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑΣ. Τα θεμέλια της κβαντομηχανικής

Κεφάλαιο 17: Θεωρία Χρονοεξαρτώμενων Διαταραχών

(1) (3) x a. Από την (3) βλέπουµε ότι η ( ) τυχαία συνοχική κατάσταση ενός αρµονικού ταλαντωτή µε κλίµακα µήκους a. â a, θα είναι,

Κεφάλαιο 9: Συστήματα Πολλών σωματίων

Είναι (1) Έστω (2) Τότε η (1) γράφεται (3) Από την (3) βλέπουμε ότι η y ( x; a ) περιγράφει μια συνοχική κατάσταση μάλιστα

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

Εφαρμογές κβαντικής θεωρίας

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

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 25: Μαθηματική μελέτη του κβαντικού αρμονικού ταλαντωτή. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Â. Θέλουμε να βρούμε τη μέση τιμή

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

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 12: Θεωρήματα Ehrenfest-Parity- -Μέση τιμή τελεστή. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Λύσεις 9 ου Set Ασκήσεων Κβαντομηχανικής Ι

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

Διάλεξη 1: Κβαντομηχανική σε τρεις διαστάσεις

Ταλαντώσεις. q Μια διαφορετική εφαρμογή του φορμαλισμού Lagrange

Θεωρία Υλικών, 11/2/2011

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

Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήµιο Ενδεικτικές Λύσεις Θεµάτων Τελικών εξετάσεων στη Θεµατική Ενότητα ΦΥΕ34

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

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

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

ΑΝΩΤΑΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ

Θεωρία Διαταραχών ΙΙ: Εκφυλισμένες Καταστάσεις

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!

Κβαντομηχανική σε μία διάσταση

Μετασχηματισμοί Καταστάσεων και Τελεστών

Κβαντικό Σωμάτιο σε Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο

Συνεχές Φάσµα - Συνάρτηση δέλτα (Dirac)

Κβαντομηχανική Ι 6o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

Θεωρητική Επιστήμη Υλικών

και χρησιμοποιώντας τον τελεστή A r P αποδείξτε ότι για

Θεωρία Χρονοεξαρτώμενων Διαταραχών

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

Εφαρµογές της εξίσωσης Schrödinger - Μονοδιάστατα προβλήµατα

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙI Σεπτέμβριος 2004

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Πτυχιακή εξέταση στη Μηχανική ΙI 20 Σεπτεμβρίου 2007

Κίνηση σε Μονοδιάστατα Τετραγωνικά Δυναμικά

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

Ιδιοσυναρτήσεις του αρμονικού ταλαντωτή Πολυώνυμα Hermite

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

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΔΟΥΑΡΔΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αμπελόκηποι Αθήνα Τηλ.: ,

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

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

Χρονοανεξάρτητη Μη-Εκφυλισμένη Θεωρία Διαταραχών

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

ΦΥΕ14-5 η Εργασία Παράδοση

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

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

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

Φυσική για Μηχανικούς

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α ΘΕΜΑ Β. 2 cm. = Q. Q 2 = q. I 1 = ω 1 Q =

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

ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Φυσική ΙΙΙ (Κυματική) Διαγώνισμα επί πτυχίω εξέτασης 02/06/2017 1

Σύνθεση ή σύζευξη ταλαντώσεων;

Μια κρούση και τα έργα της δύναμης του ελατηρίου

ΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 2012 ΘΕΜΑΤΑ Α

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

Κεφάλαιο 2. Ο κυματοσωματιδιακός δυισμός της ύλης

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

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

> ln 1 + ln ln n = ln(1 2 3 n) = ln(n!).

Πανεπιστήµιο Κρήτης - Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. Απειροστικός Λογισµός Ι. ιδάσκων : Α. Μουχτάρης. Απειροστικός Λογισµός Ι - 3η Σειρά Ασκήσεων

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ η ΕΡΓΑΣΙΑ

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

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

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

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 2 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 2018: ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

E = 1 2 k. V (x) = Kx e αx, dv dx = K (1 αx) e αx, dv dx = 0 (1 αx) = 0 x = 1 α,

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 38 +)

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ 08/01/2017 ΘΕΜΑ Α

Συζευγμένα ταλαντώσεις - Ένα άλλο σύστημα

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

= k2 x Y = k 2 + kx 2 Y. = k2 y

k c (1) F ελ f ( t) F απ 1

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Μηχανική Ι 22 Ιανουαρίου, 2019

Φυσική για Μηχανικούς

Transcript:

Χειμερινό εξάμηνο 016-017 Κβαντομηχανική Ι 3o Σετ Ασκήσεων Άσκηση 1 Οι λύσεις του αρμονικού ταλαντωτή, με V = x είναι της μορφής ψ n (x) = ( mω π )1/4 1 n n! H n (x)e x /, n = 0,1, (1) Με Η n τα πολυώνυμα Hermite n-οστού βαθμού. Οι λύσεις αυτών των πολυωνύμων είναι εναλλάξ άρτιες και περιττές. Για τον «μισό» αρμονικό ταλαντωτή, έχουμε: V(x) = { x, x > 0, x < 0 Επειδή, λοιπόν, το δυναμικό στο x=0 απειρίζεται, θα πρέπει οι κυματοσυναρτήσεις εκεί να μηδενίζονται. Αυτό μας δίνει τη συνθήκη ψ(0) = 0 Όμως, οι κυματοσυναρτήσεις που εκπληρώνουν αυτή τη συνθήκη και είναι της μορφής (1), είναι εκείνες για n περιττά. Έτσι, η κατάσταση ελάχιστης ενέργειας είναι πλέον η ψ 1 (x) = ( mω π )1/4 1 H 1 (x)e x / = ( mω π )1/4 x e x / Και το πλήρες σύνολο των ιδιοκαταστάσεων και ιδιοενεργειών του «μισού» αρμονικού ταλαντωτή θα είναι: ψ n (x) = ( mω π )1/4 1 n n! H n (x)e x /, n = 1,3,5, Ε n = (n + 1 ) ω, n = 1,3,5,

Χειμερινό εξάμηνο 016-017 Εικόνα 1 Ιδιοκαταστάσεις (συνεχείς εγχρωμες γραμμές) και ιδιοενέργειες (διακεκομμένες μαύρες γραμμές) μισού αρμονικού ταλαντωτή.εμφανίζονται και οι άρτιες κυματοσυναρτήσεις του αρμονικού ταλαντωτή (διακεκομμένες έγχρωμες γραμμές), οι οποίες όμως δεν αποτελούν λύσεις του μισού αρμονικού ταλαντωτή, καθώς δε μηδενίζονται στο x=0. Γνωρίζουμε ότι [x, p ] = i a)[x, p ]ψ = x [x, p ]ψ + [x, p ]x ψ i = x [x, p ] i ψ + [x, p ] x ψ = x iψ + ix ψ [x, p ]ψ = i x ψ [x, p ] = i x b)[x, x p ]ψ = x [x, p ]ψ + [x, x ]p ψ i = x [x, p ] 0 ψ + [x, x ] p ψ = x iψ [x, x p ]ψ = i x ψ [x, p ] = i x c)[x, p ]ψ = p [x, p ]ψ + [x, p ]p ψ i x = p [x, p ] i x ψ + [x, p ] p ψ = i p x ψ + i x p ψ = i [ i d(xψ) dψ x i ] Άσκηση

Χειμερινό εξάμηνο 016-017 = [ d(xψ) dψ + x ] = [x dψ dψ + ψ + x ] = (x dψ + ψ) = (x d + 1) ψ [x, p ]ψ = (x d + 1) ψ [x, p ] = (x d + 1) d)[x p, p ]ψ = [x, p ]p ψ + x [x p, p ]ψ (3x d + 1) 0 = [x, p ] ψ + x [p, p ] ψ + x [x p, p ]ψ = (x d + 1) ψ + 0 + x [p, p ]ψ + x [x, p ]p ψ = (x d 0 + 1) ψ + x [p, p ] ψ + p x [x, p ]p ψ + x [x, p ]p ψ = (x d i + 1) ψ + 0 + p x [x, p ] i p ψ + x [x, p ] p ψ = (x d + 1) ψ + i p x p ψ + i x p ψ = (x d i +px + 1) ψ + i {x, p } p ψ = (x d + 1) ψ + [i (i + px)( i ) d ] ψ = (x d + 1) ψ + [ i3 3 d i px d ] ψ = (x d + 1) ψ + [i 3 d + ( i ) d (x d ) ] ψ = (x d + 1) ψ + [i 3 d i 3 Για το δεύτερο σκέλος της αγκύλης, d (x d ) ] ψ { d (x d ) ψ = (xψ ) = ψ + xψ d (x d ) = d d + x } [x p, p ]ψ = (x d + 1) ψ + i 3 [ d d d + x ] ψ = (x d + 1) ψ + i 3 [ d d + x ] ψ

Χειμερινό εξάμηνο 016-017 = [ (x d + 1) + i 3 ( d [x p, p ]ψ = (x d d + x )] ψ + 1 + i x d i d ) ψ [x p, p ] = (i x d + (x i ) d + 1) Άσκηση 3 d A a) d x = i [H, A ] + A t = i [H, x ] + x t Ο τελεστής θέσης δεν έχει εξάρτηση από το χρόνο, άρα d x = i [H, x ] = i [x, H ] = i i H p = i i H p = H p (γιατί [x, H ] = i H βλ. Τραχανάς, Κβαντομηχανική ΙΙ, σελ. p = 1 (p ) (+ V(x), που όμως είναι 0 ) m p p = p m = v Δηλαδή, ο ρυθμός μεταβολής της μέσης τιμής της θέσης ισούται με τη μέση τιμή του τελεστή της ταχύτητας. b) Όμοια, και αφού ο τελεστής ορμής δεν έχει εξάρτηση από το χρόνο, d p = i [H, p ] = i [p, H ] = i i H x = i i H x (γιατί [p, H ] = i H x βλ. Τραχανάς, Κβαντομηχανική ΙΙ, σελ.

Χειμερινό εξάμηνο 016-017 = H x = 1 (p ) m x + V(x) x = V(x) x = F(x) Άσκηση 4 a) A [B, C ] = A B C A C B [A, C ]B = A C B C A B A [B, C ] + [A, C ]B = A B C A C B + A C B C A B A [B, C ] + [A, C ]B = A B C C A B b)[x n, p ]ψ = x n p ψ p x n ψ = x n ( i ) dψ d (x n ψ) ( i ) dψ n = ( i )x + i (n dψ xn 1 n ψ + x ) dψ n = i x + i n dψ xn 1 n ψ + i x [x n, p ] = i n x n 1 c)[f(x), p ]ψ = f(x)p ψ p f(x)ψ = f(x)( i ) dψ d f(x)ψ ( i ) = f(x)( i ) dψ ( i ) ( f (x)ψ + f(x) dψ ) = i f(x) dψ + i f (x) ψ + i f(x) dψ [f(x), p ] = i df Άσκηση.15 (Griffiths) Στη θεμελιώδη κατάσταση του αρμονικού ταλαντωτή, ποια είναι η πιθανότητα να βρεθεί το σωματίδιο έξω από την κλασσικά επιτρεπόμενη περιοχή;

Χειμερινό εξάμηνο 016-017 ψ ο = ( mω π ) 1 4 e ξ P ο = π e ξ / ξ x x o Άρα dξ = m ω P ο = π (e ξ ) x o dξ = π ξ e ξ o dξ Για να βρούμε το x o, πρέπει να δούμε μέχρι που εκτείνεται η «κλασικά επιτρεπόμενη» περιοχή. Κλασικά, η ενέργεια του ταλαντωτή είναι Ε o = 1 x o Όμως E o = 1 ω x o = = xo ξ ο ξ o = 1 Οπότε η πιθανότητα γίνεται P ο = π 1 e ξ dξ Το ολοκλήρωμα είναι η error function, erf(ξ) η οποία δίνει Erf(1) = 0.84 Erf( ) = 1 Άρα P ο (x > x o ) = Erf( ) Erf(1) = 0.158 P o = 0.316 = 31.6%

Χειμερινό εξάμηνο 016-017 Άσκηση.13 Griffiths Ένα σωματίδιο μέσα στον αρμονικό ταλαντωτή βρίσκεται αρχικά στην κατάσταση Ψ(x, 0) = A[3ψ ο (x) + 4ψ 1 (x)] a) Κανονικοποιήστε b) Κατασκευάστε τα Ψ(x, t), Ψ(x, t) c) Βρείτε τα <x> και <p>. Μην ενθουσιαστείτε αν βρείτε ότι ταλαντώνεται στην κλασικά αναμενόμενη συχνότητα: τι θα συνέβαινε αν αντί για ψ 1 υπήρχε η ψ ; Ισχύει το θεώρημα Ehrenfest? d) Αν μετρούσαμε την ενέργεια του σωματιδίου, τι τιμές θα παίρναμε, και με τι πιθανότητες; α) Κανονικοποίηση: Ψ(x, 0) = 1 1 = A (9 ψ ο + 1ψ ο ψ 1 + 1ψ 1 ψ ο + 16 ψ 1 1 = A (9 ψ ο + 16 ψ 1 ) = A (9 + 16) = 5 A β) Ψ(x, t) = 1 [3 ψ ot 5 ο (x)e ie + 4 ψ 1 (x)e ie 1t ] Α = 1 5 = 1 5 e iωt/ [3 ψ ο (x) + 4 ψ 1 (x)e 3iωt/ ] [ ω (n + 1 ) = E n]

Χειμερινό εξάμηνο 016-017 Ψ(x, t) = ( 1 5 e iωt [3 ψ ο (x) + 4 ψ 1 (x)e 3iωt 15 ]) ( e iωt [3 ψ ο (x) + 4 ψ 1 (x)e 3iωt ]) = ( 1 5 eiωt [3 ψ ο (x) + 4 ψ 1 (x)e 3iωt ]) ( 1 5 e iωt [3 ψ ο (x) + 4 ψ 1 (x)e 3iωt ]) = 1 5 [9ψ ο + 16ψ 1 + 4ψ ο ψ 1 Cos(ωt)] c) x = 1 5 [ xψ o + xψ 1 + 4 Cos(ωt) xψ ο ψ 1 ] Γιατί ψ o και ψ 1 αρτιες και x περιττή. xψ ο ψ 1 = π ω m mω xe x xe mω x = ω (m π π ) x e mω x 3 = 4 ( π ) (1 ) = x = 4 5 Cos(ωt)] Και p = m d x = 4 5 mω Sin(ωt) p = 4 5 mω Sin(ωt) Από το αποτέλεσμα της μέσης θέσης αλλά και της μέσης ορμής ( p = m u ), είναι εμφανές ότι το αποτέλεσμα προσομοιάζει μια κλασική αρμονική ταλάντωση, όπου το πλάτος της ταλάντωσης θα είναι 4 5, η σταθερά ελατηρίου D = mω και η συχνότητα της ταλάντωσης ω = E 1 Ε ο. Πού οφείλεται όμως αυτή η ταλάντωση; Όχι στο γεγονός ότι το δυναμικό είναι «δυναμικό αρμονικού ταλαντωτή». Αυτό αποδεικνύεται από το ότι, αν αντί για ψ 1 είχαμε ψ, ω = Ε Ε ο = ω = ω. Η συχνότητα δηλαδή θα διπλασιαζόταν, αν η ταλάντωση ήταν ανάμεσα σε δυο καταστάσεις με μεγαλύτερη διαφορά ενέργειας μεταξύ τους. Η μέση θέση και η μέση ορμή ταλαντώνονται επειδή το σωματίδιο βρίσκεται σε μια υπέρθεση δυο καταστάσεων. Αυτή η υπέρθεση, όπως έχουμε δει και σε παλαιότερες ασκήσεις, δίνει μια χρονική εξάρτηση της πυκνότητας πιθανότητας, της μορφής Cos(ωt), όπου ω η συχνότητα μετάβασης.

Χειμερινό εξάμηνο 016-017 Ισχύει το θεώρημα Ehrenfest? d p = 4 5 mω d[sin(ωt)] = 4 5 ω mω Cos(ωt) dv = mω x = mω x = 4 5 ω mω Cos(ωt)] d p = dv = F(x) Δηλαδή, όπως είδαμε και παραπάνω, οι μέσες τιμές υπακούουν στους κλασικούς νόμους. Αυτό είναι το θεώρημα Ehrenfest δ) Θα παίρναμε τις τιμές E o = 1 ω ή E 1 = 3 ω, με πιθανότητες c o = Α c o = 9 5 c 1 = Α c 1 = 16 5