άρα : p= hf c = h λ λ= h p

Σχετικά έγγραφα
ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

Κβαντομηχανική Ι Λύσεις προόδου. Άσκηση 1

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

Η Αναπαράσταση της Θέσης (Position Representation)

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

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

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 10: Ερμιτιανοί τελεστές και εισαγωγή στους μεταθέτες. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

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

ΑΡΧΕΣ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑΣ. Τα θεμέλια της κβαντομηχανικής

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:

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

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

Κβαντομηχανική Ι 1o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

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

Κβαντομηχανική Ι 2o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

Â. Θέλουμε να βρούμε τη μέση τιμή

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

Κίνηση σε Μονοδιάστατα Τετραγωνικά Δυναμικά

Μετασχηματισμοί Καταστάσεων και Τελεστών

KΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

Το Ελεύθερο Σωμάτιο Ρεύμα Πιθανότητας

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

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

Κβαντομηχανική Ι 6o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

Εισαγωγή σε προχωρημένες μεθόδους υπολογισμού στην Επιστήμη των Υλικών

Κβαντομηχανική Ι 3o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 17: Εφαρμογή στην αναπαράσταση τελεστών με μήτρα και εισαγωγή στον συμβολισμό Dirac

και χρησιμοποιώντας τον τελεστή A r P αποδείξτε ότι για

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 11: Μεταθέτες και ιδιότητες. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

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

Θεωρητική μηχανική ΙΙ

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

Μάθημα 6 α) β-διάσπαση β) Χαρακτηριστικά πυρήνων, πέρα από μέγεθος και μάζα

. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

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

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

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

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι (Τµήµα Α. Λαχανά) 1 Φεβρουαρίου 2010

Συνεχές Φάσµα - Συνάρτηση δέλτα (Dirac)

ΦΩΤΙΟΣ ΚΑΣΟΛΗΣ. PhD Εφαρμοσμένων Μαθηματικών MSc Μαθηματικής Φυσικής. ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ Κβαντομηχανικής

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

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 4: Εξίσωση Schro dinger. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 5ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Πίνακες Επιμέλεια: I. Λυχναρόπουλος

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.

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

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 1

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

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

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

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Άλγεβρα των Πινάκων (1) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Κβαντικές Καταστάσεις

Θεωρητική μηχανική ΙΙ

Λυμένες ασκήσεις στροφορμής

Ατομική και Μοριακή Φυσική

Εφαρμογές κβαντικής θεωρίας

Τα θεμέλια της κβαντομηχανικής. Τα θεμέλια της κβαντομηχανικής

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 29: Το άτομο του υδρογόνου. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Εφαρμογές της κβαντομηχανικής. Εφαρμογές της κβαντομηχανικής

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

Κεφάλαιο 9: Συστήματα Πολλών σωματίων

(a + b) + c = a + (b + c), (ab)c = a(bc) a + b = b + a, ab = ba. a(b + c) = ab + ac

Αρμονικός ταλαντωτής Ασκήσεις

ΡΟΠΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ (ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ )

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 22: Η έννοια της σκέδασης και η εξίσωση συνέχειας στην Κβαντομηχανική. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

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

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 3

Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής

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

Για τη συνέχεια σήμερα...

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 3

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

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 38 +)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

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

ΛΥΣΕΙΣ 6. a2 x 2 y 2. = y

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Άλγεβρα των Πινάκων (2) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

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

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

Τι είναι βαθμωτό μέγεθος? Ένα μέγεθος που περιγράφεται μόνο με έναν αριθμό (π.χ. πίεση)

Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Aνάλυση Σήματος. 2 η Σειρά Ασκήσεων Θεόδωρος Αλεξόπουλος

Κβαντική Μηχανική ΙΙ. Ενότητα 1: Γενική διατύπωση της Κβαντικής Μηχανικής Αθανάσιος Λαχανάς Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

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

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 3

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

[1] είναι ταυτοτικά ίση με το μηδέν. Στην περίπτωση που το στήριγμα μιας συνάρτησης ελέγχου φ ( x)

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

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

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

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

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

Παράδειγμα 14.2 Να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των συναρτήσεων

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

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

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

Διανύσµατα στο επίπεδο

Κεφάλαιο 7: Μετασχηματισμοί Καταστάσεων και Τελεστών

Η ϐέλτιστη σταθερά στην ανισότητα Hausdorff-Young

Transcript:

De Broglie (195) E=hf = h ω E = p c +m o c 4 E= pc για m o =0. άρα : p= hf c = h λ λ= h p f x = 1 f u t φ=κ x ωt u= dx dt φ=σταθ = ω k f =C o cos (kx ωt ) φ φ 1 = κ ( x x 1 ) λ= π k u= λ f f ( x,t )=C o e i ( kx ω t ) f ( x,t )= C n e i (k nx ω t ) διακριτές συχνότηες n f ( x,t )= 1 π c (k ) e i (kx ω t ) dk c (k )= 1 f (x,t ) e i( kx ω t ) dx π inf Αν προσθέσουμε αρκετά κύματα προκύπτει μια εικόνα που μοιάζει με κυματοπακέτο, η οποία μετακινείται στον χώρο. Παρομοιάζει την κίνηση ενός σωματιδίου στον χώρο άν c (k )= ( a π ) 1 a k e

τότε f ( x,0 )= ( 1 a π ) 1 x a e Το εύρος της γκαουσιανής C(K) : ΔΚ ( 1 a) Ομοίως της Άλλης Δ x a (ΔΚ)( Δχ) 1 Το ΔΚ έχει να κάνει με την ορμή ενώ το Δχ έχει να κάνει με την θέση f (x,t ) dx= c (k ) dk=n (Θεώρημα Parseval ) x> 1 N x x> x f (x,t ) dx= 1 N Το Δχ για το χ δίνει πληροφορία για το εύρος της κατανομής Κύματα στις 3 διαστάσεις f ( r,t )= 1 ( π ) 3/ C ( k )e i ( k r ω t ) dk d k=d v k Κυματοσυνάρτηση ελευθερου σωματιδίου Ε= p m ω= E ħ p=ħ K Αντικαθιστώ στις προηγούμενες εξισώσεις όπου βρίσκω μεγέθη που συνδέονται με κύματα τα αντίστοιχα μεγέθη που συνδέονται με σωματιδιακή συμπεριφορά (π.χ. Ε,p )

i ħ Ψ ο ( x,t )=a ( p) e ( px Et ) (f ( x,t )=c (k ) e i ( kx ω t) ) (Αντικατάσταση κυματικών μεγεθών με σωματιδιακά) i ħ a ( p ) e ( px Et ) dp 1 Ψ ( x,t )= πhbar Γενικεύοντας στις 3 διαστάσεις: Ψ ( r,t )= 1 (πhbar ) 3 1 ħ a ( p ) e ( p r Et ) d p(1.1) Τι οδήγησε στην Εξίσωση Schrodinger 1. E= p m, p=ħ k, E=ħ ω. ψ 1,ψ λύσεις ψ=c 1 ψ 1 +c ψ ( πρέπει ογραμμικός συνδιασμός να είναι επίσης λύση ) Πρέπειεπίσης να περιέχει γραμμικούς όρους ψ,και ανώτερων παραγώγων ψ t. 3. Αν V =0 ( ελεύθερη κίνηση σωματιδίου ) πρέπει να υπάρχει μια συμμετρία ώς προς τον χώρο. f = 1 f u t, 1 u = p E ψ ( r, t )= p Ψ E t

Για δοκιμή: ψ ( r,t )=a Ψ t Προκύπτει το α: χρησιμοποιώντας την Ψ απο την( 1.1) Ψ x = 1 1 hba r ( πhbar ) 3 ( p x hba r ) ψ ( r, t ) d p Άρα π h ψ= 1 1 h bar 3 Ψ t = 1 ( π ħ) 3 a ( p ) ( ie h ) e i ħ ( p r Et ) d p= 1 3 ( πhbar ) ( i ħ m ) a ( p ) p e i ( p r Et ) ħ Απο εδώ προκύπτει h ( )=a ( i h m) 1 ħ m Ψ=iħ Ψ t

Schrodinger ħ m Ψ=iħ ψ t Τελεστής Ενέργειας : Ε ^Ε=iħ t Τελεστής ορμής: p ^p= iħ r ^r L= r p ^L=^r ( iħ ) Τελεστής του Hamilton (Σε περίπτωση που υπάρχει δυναμικό) ^Η= ħ m +V ( r,t ) Και η εξίσωση του Schrodinger γίνεται: iħ Ψ t =^H Ψ iħ ψ t = ( ħ m +V ( r,t ) ) Συνδέεται με κινητική ενέργεια Αν Ψ η λύση της προηγούμενης εξίσωσης τότε Η πιθανότητα P=Ψ Ψ dp=ψ Ψ dxdy dz dp=σταθ(ανεξάρτητοτου χρόνου) σε όλοτον χώρο

Ορθοκανονικόσύστημα : y n ( x), n=1,,3,4 x [a, b ] b ( y n, y m )= a y n ( x ) y m ( x )dx=δ mn b Έστω a y n ( x) y n ( x) dx=n Κανονικοποιούμε την y n ( x ) διαιρώντας με N, b Μετά θα έχουμε a y n ( x ) N y n (x ) N dx=1 Οι συντελεστές Μια πιθανή βάση είναι η y n (x )= 1 π x L e L n=0,±1, x [ L, L ] Αν έχω μια οποιαδήποτε συνάρτηση f ( x ) μπορώ να την Αναπτύξω στην βάση y n (x ) f ( x )= c n y n (x ) n=1 c n εκφράζουν την πιθανότητα το σωματίδιο βρεθεί στην κυματοσυνάρτηση y n (x ) + f ( x )= c n y n (x ) n=1 b a y m ( x) y n (x)dx c n y m ( x ) f (x ) dx= n=1,,3.. + ( y m, f )= n=1 c n δ mn ( y m, f )=c m,

y n ( x) f ( x ) dx c n =( y n,f )= Όσο πιο κοντά μοιάζει το γράφημα της f(x) με την y n (x ) τόσο το c n πλησιάζει στο 1. Ιδιότητα: + c n =1 n=1 Π.χ. αναναπτύξω την f(x)=x(x-π) σε βάση που έχει μέσα στοιχείο το sinx στο (0,π), επειδή οι δυο συναρτήσεις μοιάζουν πολύ το c_1 θα πλησιάζει στην μονάδα Όταν ένας τελεστής ^Α δρά στην ψ(χ) μας δίνει μια καινούργια συνάρτηση φ(χ) ^A Ψ (x )=Φ ( x ) Αν ^A= d dx : ^A ( x )= x Αν f (x)=x 3 ^f x=x 3 (τελεστής )

. 1. Τελεστές: ^A=^B αν^a y=^b y ^Π ψ ( χ )=ψ ( χ ) ( parity ή ομοτίμιος ) ^T a =ψ (x+a ) 3. 4. ^p= iħ 5. Μηδενικός τελεστής ^0 Ψ=0 6. Ταυτοτικός Τελεστής ^I Ψ =Ψ Στην φυσική είναι χρήσιμοι οι γραμμικοί τελεστές: ΓΡΑΜΜΙΚΟΙ ΤΕΛΕΣΤΕΣ ^A (c 1 ψ 1 +c ψ )=c 1^A ψ1 +c ^A ψ ΑΘΡΟΙΣΜΑ ΤΕΛΕΣΤΩΝ ^D=^A+^B αν^d Ψ=^A Ψ +^B Ψ (^Α+^B )Ψ=( ^B+^A )Ψ ΓΙΝΟΜΕΝΟ ΤΕΛΕΣΤΩΝ ^D=^A ^B αν^dψ =^A (^B Ψ ) ^Α (^B Ψ ) ^B (^A Ψ )

π. χ.^α= ( φ) φ Όταν οι τελεστές είανι διαφορετικού δείκτη τότε μπορούν να αντιμετατεθούν (π.χ. Τελεστές ^p x, ^u z, ^y ) Αν οι τελεστές δεν αντιμετατείθενται τότε τα μεγέθη που περιγράφουν δεν μπορούμε νατα μελετήσουμε ακριβώς ταυτόχρονα (ορμή θέση) Αντιμεταθέτης : [^A, ^B ]=^A ^B ^B ^A Αν ο αντιμετθέτης είναι ίσος με 0 τότε οι τελεστές αντιμετατείθονται. Αν τα μεγέθη δεν αντιμετατείθονται (ο αντιμεταθέτης δεν είναι 0), τότε: ( Δ ^A )( Δ^B ) ħ

[ ^x, ^p x ]=iħ ^A ^B ^B ^A [^A, ^B ]= [^B,^A ] [^A, ^B ^C ]=[^A, ^B ]^C+^B [^A,^C ] ABC BCA= ( AB BA )C+B ( AC CA ) ABC BCA= ABC BAC +BAC BCA ισχύει ^Α n =^A ^A ^A Όπως έχω συναρτήσεις μεταβλητών : F ( z )=a o +a 1 z+a z Μπορώ να έχω συναρτήσεις τελεστών: ^F (^A )=ao ^I+a 1^A +a^a Ή G (^A )=e λ^a =^I+ λ^α + λ ^A +

Ιδιοτιμές- Ιδιοσυναρτήσεις: ^A y n =a n y n y n :ιδιοσυνάρτηση α n :ιδιοτιμή της συνάρτησης y n ^H y n =E y n ^Π ψ ( x )=ψ ( x ) λ?, y λ ( x )? ^Π y λ ( x )= y λ ( x) ^Π ( y λ ( x ) )=^Π y λ ( x )= y λ (x) ^Π ^Π y λ ( x )=λ y λ ( x ) ^Π y λ ( x )=λ y λ ( x ) Άρα λ =1 λ=±1 Kανονική δράση: ^Π y 1 ( x )= y 1 ( x ) Δράση μέσω ιδιοτιμής: ^Π y 1 ( x )=1 y 1 ( x ) Άρα y 1 ( x )= y 1 ( x ) Όλες οι άρτιες συναρτήσεις είναι ιδιοσυναρτήσεις του Π ^Π y 1 ( x )= y 1 ( x ) ^Π y 1 ( x )= 1 y 1 (x ) y 1 ( x )= y 1 ( x)

Όλες οι περιττές συναρτήσεις είναι επίσης ιδιοσυναρτήσεις του Π Σχήμα 4.1 ^L z = iħ d dφ Πρέπει Φ λ (φ+π)=φ λ (φ ) λόγωφυσικής ^L z Φ λ ( z )=λ Φ λ ( z) ^L z Φ λ ( z )= iħ d Φ λ ( z ) d φ Άρα dφ (z ) λ = i Φ λ ( z ) ħ λd φ i ħ Φ λ (φ )=ce λφ Όμως Φ λ (φ+ π )=Φ λ (φ ) i ħ c e λ ( φ+π) =c e i ħ λ (φ ) i ħ e λ π =1 λ=mħ,m=0,± 1,± Φ m (φ )=c e Iφ κανονικοποίηση: π Φ m (φ ) Φ m (φ ) dφ=1 c= 1 0 π Φ m (φ)= 1 π eimφ

Aποδυκνείεται ότι: ^P x = iħ d dx Να βρείτε τις ιδιοτιμές και τις ιδιοσυναρτήσεις του. ^P x y n ( x )=n y n ( x ) ^P x y n ( x )= iħ d y n ( x ) dx d y n ( x ) = n y n ( x ) iħ dx n iħ y n (x )=ce x c>0

^xδ ( x x o )=x o δ ( x x o ) ^H Ψ n =E n Ψ n (1) ^H= ħ m d d x +V ( x ) () Απο 1, προκύπτει Ε n,ψ n ( x ) Εαν η κυματοσυνάρτηση Ψ ενός σωματιδίου αποτελεί ιδιοσυνάρτηση και της ενέργειας και της ορμής, αυτό σημαίνει πως μπορούμε να γνωρίζουμε και την ενέργεια, αλλα και τήν ορμή ταυτόχρονα (εφαρμόζοντας τους κατάλληλους τελεστές). Ισχύει: ^Α y n =a n y n F (^A ) yn =F (a n ) y n ^F (^A ) y n = k c k ^A k y n = k c k a n k y n= ( k c k a n k) y n =F ( a n ) y n Αν [^A, ^B ]=0 τότε μπο ρούμε να μετρήσουμε τα μεγέθη που αντιστοιχούν στα Α,B ταυτόχρονα. ^H= ^p x m +V ( x ) Αν V(x)=0 -> ^H ^p x άρα [ Η, p x ]=[ p x, p x ]=0 (προφανώς ) a)ικανή και αναγκαία συνθήκη για να έχουν δύο τελεστές ενα κοινό σύνολο ιδιοσυναρτήσεων, είναι να αντιμετατείθενται.

b)vice versa-> Αν έχουν ενα κοινό σύνολο ιδιοσυναρτήσεων δύο τελεστές Απόδειξη για το a) Αντιμετατείθενται ( [^A, ^B ]=0. Aν ^A,^B έχουν ενα κοινό σετ ιδιοσυναρτήσεων τότε ο αντιμεταθέτης τους είναι 0 [^Α,^B ] f ( x)=0 ) y n, ^A y n =a n y n ^B y n =b n y n άρα ^B^A y n =a n^b y n =a n b n y n ^A ^B y n =b n^a yn =a n b n y n. Άρα [^Α, ^B ] y n =0 Οποιαδήποτε συνάρτηση μπορεί να γραφτεί ως γραμμικός συνδιασμός των διανυσμάτων y n της βασης. f ( x )= k [^A, ^B ]f ( x )= k c k y k. c k [^A,^B ] y k =0.

Μέση τιμή Αβεβαιότητα,Τελεστή Ψ ( x),^a ^A > (Ψ,^A Ψ ) (Ψ,Ψ ) (Ψ,^Α Ψ )= Ψ (x )^A Ψ (x ) dx (Το (Ψ,Ψ ) είναι για κανονικοποίηση ^x> ψ x ψ dx ^p x > ψ ( iħ d dx ) ψ dx ^H > ψ ^H ψ dx Έστω Ψ ( x)=n e x. ^H= ħ m d d x + 1 k x Αντικαθιστώ και βρίσκω το ^H E> x > ψ x ψ dx= Aν y nιδιοσυνάρτηση τουτελεστή^α Τότε: ^Α y n =a n y n ^A > ( y n,^a y n )=( y n,a n y n )=a n ( y n, y n )=a n (υποθέτουμε πως η y n είναι κανονικοποιημένη )

Έστω η συνάρτηση που περιγράφει ενα σωματίδιο Ψ είναι γραμμικός συνδιασμός των y ιδιοσυναρτήσεων n ενός τελεστή ^A. (Ψ,Ψ )= ( k Ψ= k c k y k ( x ) (Ψ,Ψ )=1 < δ kn c k c n ( y k, y n ) n c k y k, n c k =1 k (P k =c k ) c n y n ) = k Αν (ψ,ψ )=1 c 1 =1 k c n y n c k y k,^a k n A > (Ψ,^A ψ )= k n c k c n ( y k,^a y n )= k n c k c n a n ( y k, y n )= c k a k k

^A > (ψ,^a ψ )= ψ (^A ψ ) dx Ψ= n c n y n οπου ^A y n =a n y n <^A> c n a n n Ομως αν οι συναρτήσεις y n δεν ειναι ιδιοσυναρτήσεις του τελεστή Β, τότε μπορούμε να υπολογίσουμε το ^Β> μόνο μέσω του ολοκληρώματος. Εστω ενας τελεστής ^Α. Με ποια βεβαιότητα ή αβεβαιότητα γνωρίζω τοφυσικό μέγεθος που αντιστοιχεί στον τελεστή Α; Ορίζουμε οτι ^A ^A > ( Δ ^Α ) = ^Α +^A ^A<^A> Ψ, ( Ψ ) ( ΔΑ ) = (Ψ,^A Ψ )+(Ψ,<^Α Ψ ) (^Α<^A >Ψ,Ψ ) <^Α >+^A <^A >(Ψ,^A Ψ ) <^A >+^A <^A ( ΔΑ ) = ^A > ^A Aν ^Α y n =a n y n Ψ= y n ν. δ.ο. ( ΔΑ )=0 <^A ^A ^A > ( y n,^a y n )=( y n,a n y n )=a n y (n,^a y n )=a n ^A = Άρα ^A ><^A

Αν όμως ^Α y n =a n y n καιψ = c n y n n ( Δ ^Α )=? ( Δ ^Α ) =^A > ^A ^A > (Ψ,^A Ψ )= ( k c k y k,^a n c n y n ) k n c k c n ( y k,^a y n )= k n <^A > c n a n n ^A > c n a n n c k c n a n δ kn = c n a n n Άρα γενικά ^Α k > c n k a n n ^I> c n n (συντελεστής κανονικοποίησης) Ερμιτιανοί τελεστές ^A <^A > (Ψ,^A Ψ ) Πρέπει το αποτέλεσμα της μέσης τιμής να είναι πραγματικός αριθμός για να έχει φυσική σημασία. Άρα: (Ψ,^A Ψ ) =(Ψ,^Α Ψ ) Ψ (^A Ψ ) dx= (^A Ψ ) Ψ dx (Ψ,^A Ψ )=(^A Ψ,Ψ ) (Ψ,^Α Ψ )= Ψ (^Α Ψ ) dx (^Α Ψ,Ψ )= (^Α Ψ ) Ψ dx

Ερμιτιανοί είναι οι τελεστές των οποίων οι μέσες τιμές είναι πραγματικοί αριθμοί. Σαν συνέπεια σε όποιο μέρος του εσωτερικού γινομένου και να δράσει το αποτέλεσμα είναι το ίδιο. Ο τελεστής ^iδεν είναι ερμιτιανός επειδή : ψ (iψ ) dx (i ψ ) ψ dx Ν.δ.ο. ^p x ερμιτιανός,οπου ^p x = iħ d dx b (Ψ,^p x Ψ )= a iħ [Ψ Ψ b ] a iħ Ψ dψ ψ ( iħ d b dx Ψ ) dx= iħ Ψ dψ a Υπάρχει η υπόθεση στην κβαντομηχανική οτι στα άκρα ΨΨ*(α)=ΨΨ*(β) iħ dψ dx ψ dx= ( iħ d dx Ψ ) Ψ dx ( ^p x ψ ) ψ dx=( ^p x ψ, ψ ) Aρα ο τελεστής είναι ερμιτιανός. (ψ,^x ψ )= ψ xψ dx= xψ ψdx=(^xψ, ψ) (Ψ,^Α Ψ )=( ^Β Ψ, Ψ ) Αν ο Α είναι ερμιτιανός τότε Α=Β Αν όχι, ο Β καλείται ερμιτιανός συζηγής. ^B=^A t

Αν Α ερμιτιανός-> ^A=^A t. Εστω^A ερμιτιανός με ^A y n =a n y n a) Ν.Δ.Ο. a n R ( y n,^a y n )=a n (^A y n, y n )=a n Αφου είναι ερμιτιανός -> a n =a n α n R ( y k,^a y n )=a n ( y n, y k ) b) Ν.Δ.Ο. ( y n, y k )=0αν n k (^A y k, y n )=a k ( y n, y k ) (a n a k ) ( y n, y k )=0 a n a k γιa n k ( y n, y k )=0

Εχω ^A, ^B ερμιτ. Α) νδο^α +B ερμιτ. Β) αν [^Α, ^B ]=0 ^A ^B: ερμιτ Γ) Αν [^Α,^B ] 0 [^A, ^B ]=i^c οπου^c ερμιτ δ ^A ^B+^B ^A ερμιτ a) προφανές Β) Εαν [Α,Β]=0 (^Α ^B=^B^A ) (^A ^BΨ,Ψ )=(Ψ,^A ^B Ψ ) (Ψ,^A ^B Ψ )=(^A Ψ,^Β Ψ )=(^B ^Α Ψ,Ψ )=(^Α ^B Ψ,Ψ ) ερμιτιανός 1 ο βήμα (αφού Α ερμιτιανός) ο βήμα ( αφού Β ερμιτιανός) 3 ο βήμα (αφού Α,Β αντιμετατείθενται) γ) Εαν Α, B δεν αντιμετατείθενται νδο C= [ A, B ] i αρκει νδο: (C Ψ, Ψ )=(Ψ,C Ψ ) :ερμιτ (^C Ψ,Ψ )=( i [ A,B ] Ψ,Ψ )=i ( [ A, B ]Ψ, Ψ )=i (^A ^B Ψ ^Β^A Ψ,Ψ ) i[ (^A ^B ψ, ψ ) (^B^A ψ,ψ ) ] i[(ψ,βαψ ) (ψ, ΑΒψ ) ]=i (ψ, [ Α,Β ]ψ )= (ψ, i [ A,B ]ψ)= (ψ,c ψ ) Aρα C αντιμετατείθεται Δ) unanswered mystery that will haunt your soul forever Αν Α, Β δεν αντιμετατείθονται : i ^c > ( ΔΑ ) ( ΔΒ )

^A,^B ερμιτιανοί [ Α,Β ] 0 [ A,B ]=i^c όπου ^C : Ερμιτιανός ^A ' =^A ^A > ^B ' =^B ^B> Ισχύει [ A,B]= [ A ',B ' ] ^A ^A>, ^B ^B> [ A ', B ' ]= Απόδειξη αβεβαιότητας Heisenberg: [^Α, ^B ]=i^c Θα δείξουμε ότι: ^C> Δ ^Α Δ^B 1 ^C> (ψ,^c ψ ) ^A ^A > ^B ^B> ( Δ ^A ) ( Δ^Β ) = <^A ' >^B ' > (ψ,^a ' ψ ) (ψ, ^B ' ψ ) I διότητα ερμιτιανού τελεστή : (ψ, Αψ )=( Αψ, ψ ) άρα: (^Α ' ψ,^a ' ψ ) (^B' ψ,^b ' ψ ) Ανισότητα Cauchy Schwartz: (^A' ψ,^a ' ψ )( ^Β' ψ, ^B ' ψ ) (^A ' ψ, ^B ' ψ) ^A ' ^B' =^A ' ^B' +^B ' ^A ' + ^A ' ^B' ^B ' ^A ' =^A ' ^B' +^B '^A' + [^A',^B ' ]

Αν ^A ' ερμιτιανός,^β ' ερμιτιανός (^Α ' ^B' +^B '^A' ):ερμιτιανός (Απόδειξη->) ^Α (' ^B ' +^B '^A' )ψ ψ, ^Α (' ^B ' +^B ' ^A ' )ψ,ψ ^Α (' ^B ' +^B '^A ' )ψ,ψ = (^Α ' ^B ' ψ,ψ)+(^b '^A ' ψ,ψ )=(ψ, (^Α ' ^B ' +^B ' ^A ' )ψ) ( Δ ^Α ) ( Δ^Β ) ( ψ, ^A ' ^B' +^B ' ' ^A ψ) +i ( ψ, c ) ψ Kαι οι δύο συντελεστές μέσα στο απόλυτο είναι πραγματικοι αριθμοί γιατί έχουμε δείξει πως και οι δύο τελεστές είναι ερμιτιανοί (άρα οι μέσες τιμές τους είναι πραγματικοί αριθμοί) a+ib =a +b ( Δ ^Α ) ( Δ^Β ) = ^A ' ^B' +^B ' ^A ' ^C > ( Δ ^Α ) ( Δ^Β ) ^C > ( Δ ^Α )( Δ^Β ) + ^C [ ^x, ^p x ]=iħ ( Δx ) ( Δ p) iħ =ħ

( ΔΕ ) ( Δt) ħ < όχιαυστηρά βασισμένη μαθηματικά,ο χρόνος δεν έχειτελεστή. Ε= p m ΔΕ= p Δ p x x m, p =m Δ x x Δt ( ΔΕ, Δt )=( Δ p x, Δ x ) ħ

Συμβολισμός Dirac a>+b c 1 y 1 + 1 y Ket : a> Bra <a y y []dx λ α > <α λ y λ= ( λy) [] dx=λ < y ^A y> y ' > y ^A= (^A y ) [ ]dx O xώρος των Bra με τον χώρο τον Ket συνδέονται μέσω του εσωτερικού γινομένου y n y m >< y n y m >< y n [ ]dx y m > y n y m dx ( y n, y m )= y n y m > a b><a b> 0 κάθετες α α>1 α :κανονικοποιημένη στην μονάδα α> ψ ( χ) a ψ []dx Αν a={ a 1 a a 3 a a (a 1,a, a 3 ) ( a 1 a 3 3) = i=1 a 3 a i a i = ai i=1

c a,i B i > όπουc a,i = B i a> a> i c a,i <Bj B i > B j a> i B j a> i c a,i δ ij =c a, j

Εξωτερικό Γινόμενο: ^A= Β> <a ^A γ > Β> < a γ > Όμως <a γ>=(α,γ)= αριθμός <α γ> Β> ^Α= B>a ^A γ=a γ >B> γ ^A= γ B>a = (γ, Β )<α ^Α <γ <γ ^A Προβολικός τελεστής (Sos οι ιδιότητές του) Εστω μια ορθοκανονική βάση α, α α>1 ^P a = a> a a a>:αριθμός α > <a :τελεστής ^P a B a>a B> (a,b ) a> Έστω α>= c a,n n> n

Όπου c a,n =n a> n a>n> a> n ( n n>n ) a> ^I n a> Όπου ^Ι n = n>n n ^I n ταυτοτικός τελεστής.οταν εφαρμόζεταισε μια κατάσταση δίνει την ίδια κατάσταση: ^Ι n a> a> a a>1 c n,a =1 n SUPERSOS ασκησεις ακολουθούν: νδο ^P n =^P n ( ^P n = n> n Αρκεί νδο ^P n a ^P n a> ^P n a> n>n a><n a>n> ^P n a ^P n ( a> n>n <n a> n n> n a>n n> n>n,a> ^P n Ποιες οι ιδιοτιμές του προβολικού τελεστή; ^P n y> λ y>

^P n y>^p n λ y> λ ^P n y> λ y> ^P n y>^p n y> λ=λ λ=0,1 Νδο οτι^p n :ερμιτιανός (^Α ψ,ψ )=(ψ,^a ψ ) ^P n (a ^P n ) a><a a n> (a ^P n ) a> (a n>n ) a><a n>n a> a n =n a > ^P n a n> ( a><a n> n a> a Tελεστής Στροφορμής: r, p l= r p ^l=^r ^p= i j k x y z p x p y p z = ^l x i+ ^l y j+ ^l y k ^l x = y ^P z z ^P y = iħ ( y z z y )

^l y =z ^P x x ^P z = iħ ( z x x z ) ^l z =x^p y y^p x = iħ ( x y y x ) ^l= ^l x i+ ^l y j+ ^l z k ^l = ^l x + ^l y + ^l z Νδο οτι ^l x, ^l y, ^l z, ^l ερμιτιανοί : ^l x : Βάσει της πιο πάνω σχέσης, το ^l x είναι άθροισμα δυο όρων, των οποίων ο κάθε όρος είναι ερμιτιανός τελεστής. Αυτο ισχύει επειδή κάθε όρος είναι γινόμενο δύο όρων που αντιμετατείθονται. Άρα και το άθροισμα των όρων, άρα και το ^l x είναι ερμιτιανός τελεστής. [ ^l x, ^l y ] 0 Επειδή ο l προκύπτει απο r και p Που δεν αντιμετατείθονται, έτσι δεν μπορούμε να γνωρίζουμε και τις συνιστώσες του l ταυτόχρονα.

^l x = y ^P z z ^P y Oμοίως για ^l y, ^l z [ ^l i, ^l j ] 0 για i j ( Δl i ) ( Δ l j ) c [ ^l x, ^l y ]=iħ ^l z [ ^l y, ^l z ]=iħ ^l x [ ^l z, ^l x ]=iħ ^l y [^A, ^B ^C ]=[^A, ^B ]^C+^B [^A,^C ] [^A ^B,^C ]=^A [^B,^C ]+[ ^A,^C ]^B [ ^l x, ^l y ]=[ y ^P z z^p y, z^p x x^p z ] [ y ^P z, z^p x x^p z ] [ z ^P y, z ^P x x ^P z ] [ y ^P z, z^p x ] [ y ^P z, x^p z ] [ z ^P y, z ^P x ]+[ z ^P y, x^p z ] Οι δύο μεσσαίοι όροι είναι 0 γιατί αντιμετατείθονται οι τελεστές που περιέχουν. Τελεστές της μορφής [x,px] 0, αλλα παρότι έχουμε κοινή μεταβλητή και αριστερά και δεξιά, ο αντιμεταθέτης είναι 0 αφού εκφράζεται και αριστερά και δεξιά με τον ίδιο τρόπο. [ y ^P z, z^p x ]=[ y ^P z, z ] ^P x +z [ y ^P z,^p x ]< 0 [ y ^P z, z ]^P x =( y [^P z, z ]+[ y, z ] ^P z ) ^P x = iħy ^p x Όμοια: [ z ^P y, x^p z ]=i x ħ ^P y [ ^l x, ^l y ]= iħy ^p x +iħx ^p y =iħ (x ^p y y ^p x )=iħ ^l z

^ Ι Ι (Sos εξετάσεις θέμα)

^l = ^l x + ^l y + ^l z l: διανυσματικός τελεστής, ^l : αλγεβρικός τελεστής [ ^l, ^l x ]=0 [ ^l, ^l y ]=0 [ ^l, ^l z ]=0 Απόδειξη της πρώτης σχέσης: [ ^l, ^l x ]=[ ^l x + ^l y + ^l z, ^l x ]=[ ^l x, ^l x ]+[ ^l y, ^l x ]+ [ ^l z, ^l x ] ^l y = ^l y ^l y [ ^l y ^l y, ^l x ]+[ ^l z ^l z, ^l z ]= ^l y [ ^l y, ^l x ]+ [ ^l y, ^l x ] ^l y + ^l z [ ^l z, ^l x ]+[ ^l z, ^l x ] ^l z ^l y ( iħ ^l z )+( iħ ^l z ) ^l y + ^l z (iħ ^l y )+(iħ ^l y ) ^l z =0 Αν έχω ένα πρόβλημα 3 διαστάσεων και το δυναμικό που εφαρμόζει είναι κεντρικό: Γενικα:V =V ( r ) V (r,θ,φ) (Για κεντρικά δυναμικά V ( r )=V (r) Για αυτά τα δυναμικά : [^H, ^l ]=0 [^H, ^l ]=0 [^H, ^l i ]=0

^A > iħ d Αν Α,H αντιμετατείθενται τότε το πάνω είναι 0 άρα η μέση τιμή του Α μένει σταθερή και το Α αποτελεί μια σταθερά της κίνησης. Συνεπώς η μέση τιμή των στροφορμών παραμένει σταθερή. ^H= ħ mr r ( r ( ^l 1 = ħ sinθ r ) + ^l +V (r ) mr θ sinθ θ + 1 sinθ φ ) Εφόσον ο Η δρα μόνο στο r και ο ^l δρά μονο σε θ και φ τότε μπορούν να δράσουν με διαφορετική σειρά ^H ^l Ψ (r,θ, φ )= ^l ^H Ψ (r,θ, φ ) αντιμετατείθονται οι^h, ^l

[ ^l, ^l z ]=0 y l m (θ, φ )ιδιοσυναρτήσεις των ^l, ^l z. Όπου l=0,1, m ( l, l ) Αποδυκνείεται ότι : ^l y l m (θ,φ )=ħ l (l+1) y l m (θ,φ ) ^l y 5 (θ,φ )=ħ 5 (5+1 ) y 5 =30ħ y 5 l = ħ l (l+1 ) ^l z y m l (θ,φ )= ħm y m l (θ,φ ) ^l z y 5 =ħ y 5 Ενα σωματίδιο περιγράφεται παο μια συνάρτηση y 5 o καθορισμένα τα l και l z, τότε είναι σαφώς Αν όμως y= 1 Φ (θ, φ )= y 1 + 1 y 0 ^l Φ= 1 ħ (+1 ) y 1 + 1 (+1) y 0 =ħ 6Φ ^l z Φ (θ,φ )= 1 ħ1 y 1 + 1 0 ħ y 0 Φ (θ,φ ) ΤΟ αποτέλεσμα δεν βγαίνει ίδιο επειδή έχουμε για τις δύο ιδιοσυναρτήσεις διαφορετικά m. Αν Φ(θ,φ)= 1 y 1 + 1 y 1 1 ^l z Φ= 1 ħ y 1 + 1 ħ y 1 1=ħΦ

Όταν η συνάρτηση που περιγράφει το σωματίδιο εκφράζεται απο ενα l μπορώ να γνωρίζω με ακρίβεια το l. Αλλιώς μπορώ να λαμβάνω μόνο μέσο όρο l > Αν η Φ (θ,φ )=a y 3 4 +b y 5 Τότε δεν έχω ούτε καθορισμένο l ούτε m άρα η Φ δεν είναι ιδιοσυνάρτηση ούτε του ^l z όύτε του ^l Άρα ^l z Φ λφ Και ^l Φ μφ y l m (θ, φ )= y lm (θ,φ )=lm>(διαφορετικοί συμβολισμοί ) ( y lm, y l ' m ' )=δ l l 'δ m m ' Για να είναι το αποτέλεσμα 1 πρέπει και l=l αλλα και m=m ^l y l m =ħ l (l+1) y l m ^l z y m m l = ħm y l Ορίζουμε τον τελεστή αναβίβασης += ^l x +i ^l y ^l Και τον τελεστή υποβιβασης = ^l x i ^l y ^l +ερμιτιανός συζηγης του ^l νδο ^l

Άρα Ψ > +Ψ Ψ ><Ψ ^l ^l (?) +ψ l ψ d Ω Ψ ^lx ψ d Ω+ ( ^l y Ψ ) ( i ) ΨdΩ ψ ^l ψd Ω Ψ ^lx ψ d Ω+ ψ ( i ^l y )ψ d Ω= +, ^l ^l =ħ ^l z νδο [ ^l z, ^l ± ]=±ħ ^l ± [ ^l, ^l ± ]=0 + lm>c (l,m ) l,m+1> ^l lm>c (l,m ) l,m 1> ^l + 5,4> c 5,5> ^l + 5,5>0(γιατιτο m δεν γίνεται να είναι μεγαλύτερο απο το l) ^l

+= ^l x +i ^l y ^l = ^l x i ^l y ^l [ ^l z, ^l ± ]=±ħ ^l ± [ ^l, ^l ± ]=0 ^l ± lm> ^l ^l + ^l lm> + + ^l z lm>+ħ ^l lm> ^l ^l z + lm>+ħ ^l + lm>+ħ ^l + + ^l z ^l + ^l lm> + ^l lm> ^l z

Όμως ^l z lm> ħ m lm> Αρα, εφόσον δρά και ο τελεστής αναβίβασης το m γίνεται m+1 + lm>ħ (l m) (l+m+1 ) ^l lm+1> c lm> ħ (l+ m ) (l m+1) ^l lm 1> c + l, m=l> 0 ^l l,m= l>0 ^l lm 1 ^l y l m > += ^l x +i ^l y ^l = ^l x i ^l y ^l + ^l i ^l ^l y = l + ^l i ^l y =^ Αντι για τα +,l l x,l y δουλέυω με τα l lm 1 ^l z l m ><lm 1 ħm l m > ħm <l m 1 l m > ħm δ m1 m

+ ^l + l m > 1 i ( l m 1 ^l ^l 1 i ( ^l ) lm 1 + l, m >c l,m +1> ^l l m > c l,m 1> ^l C<l m 1 l m +1> c <lm 1 lm 1> 1 i 1 i ( cδ m1,m +1 c δ m1,m 1) iħ Ψ t =^H Ψ Ψ=Ψ ( r,t ) Ψ dv=1 f (t ) d dt (Ψ,Ψ )= ( Ψ t,ψ ) + ( Ψ, Ψ t ) = ( 1 iħ ^H Ψ,Ψ ) + ( Ψ, 1 iħ ^H Ψ ) 1 iħ (^H Ψ,Ψ )+ 1 iħ (Ψ,^H Ψ ) 1 iħ ( (Ψ,^H Ψ ) (^Η Ψ,Ψ ))=0

Άρα P V= R 3 f (t )

Πυκνότητα ρεύματος πιθανότητας. Σχημα 11.1 t Ψ dv =0 d dt v ρdv όπου ρ= Ψ (Ψ Ψ ) dv = t ( Ψ V t Ψ + Ψ Ψ t ρ v t dv = V ) dv όμως Ψ t = ħ m Ψ +V Ψ. μετά απο πράξεις προκύπτει: iħ m (Ψ Ψ Ψ Ψ ) dv Έτσι ορίζω: J ( r,t )= iħ m (Ψ Ψ Ψ Ψ ) ρ t dv + ( j ( r,t ) ) dv =0 V Εφόσον ανεξαρτητα των ορίων τα δυο ολοκληρώματα είναι ίδια, τότε και οι εσωτερικές συναρτήσεις είναι ίσες. ρ t + j ( r,t )=0 Σε μία διάσταση ορίζουμε το ρεύμα ώς εξής: J (x )= iħ m ( Ψ d Ψ Ψ dψ dx dx )

i ħ ( p r Et) α ( ρ ) e ()d V p = 1 Φ ( p,t ) e (πħ ) 3/ Ψ = 1 (π ħ) 3 i ħ p r dv p Όπου i ħ Φ ( p,t )=α ( p ) e Et Φ ( p,t )= 1 ( πħ ) 3 i ħ Ψ ( r, t )e p r dv Φ : πιθανότητα να βρώ σωματίδιο με ορμή p στον χρόνο t. Φ: μετασχηματισμός Fourrier της Ψ στον χώρο των ορμών. Η αντίστοιχη εξίσωση του Schrodinger στον χώρο των ορμών είναι: φ ( p,t ) iħ = p t m φ ( p, t )+^V (iħ p,t ) φ ( p, t ) ^r r, ^p=i ħ r, χωρος θεσεων r=i ħ p, ^p= p χώρος ορμών Χωρος θέσεων Ψ(r,t) r> ψ r ψ dv = P rdv F ( r )> ψ F ( r ) ψ dv = P F ( r ) dv F (^p )> Ψ F ( iħ )Ψ dv Ο τελεστής πρέπει πρώτα να δράσει στο Ψ και μετά να πολλαπλασιαστεί με το Ψ*. Επομένως δεν μπορούμε να εκφράσουμε το εσωτερικό του ολοκληρώματος ως γινόμενο P με F(p). Χώρος Ορμών:

φ ( p,t ) ^p > φ p φ d V p F (^p ) φ F ( p) φ dv p ^r> φ (iħ P )φ d V p F ( ^r )> φ F (iħ p ) φ d V p p = p x i+ p y j+ p z k

Χώρος θέσεων ^p iħ ^r r ^G ( ^p ) ^G ( iħ ) ^L ^r ( iħ ) ^H= ħ m +V ( r ) Χώρος ορμών ^p p r iħ p F ( ^r ) F ( ħ p ) ^G ( ^p ) ^G ( p) ^L=(iħ p ) p H= p m +V (iħ p ) ^F ( ^r, ^p )> Ψ ^F ( ^r, i ħ ) Ψ dv μέση τιμή στον ώρο των θέσεων: ^F ( ^r, ^p )> Φ ^F (i ħ p, p) φ ( p,t ) dv p μέση τιμή στον χώρο των ορμών ψ r ψ dv = φ (iħ p φ)d V p r> Εξίσωση Schrodinger:

iħ Ψ =^H Ψ t ^Η= ħ m +V ( r) Η Λύση θα είναι της μορφής Ψ ( r,t ) Για να βρώ λύση, δοκιμάζω να δώ αν ψ ( r,t )=T (t ) u ( r ) Αντικαθιστώ την πιθανή λύση στην εξίσωση του Schrodinger iħu ( r ) dt dt =T (t )^H u ( r ) iħ dt dt T =^H u ( r ) u( r) =Ε Εφόσον έχω διαφορετικές μεταβλητές αριστερά και δεξιά η μόνη περίπτωση να ισχύει η ισότητα είναι να έχουμε και τα δύο μέλη ίσα με μια σταθερά τα οποία τα θέτουμε ίσα με Ε. dt T = i ħ E dt T E (t )=ce i E ħ t ^H u E ( r )=E u E ( r ) Ψ=e i E ħ t u E ( r ) Ψ ( r,t=0 ) Τελεστής Χρονικής εξέλιξης : ^S Ψ ( r,t=0)=ψ ( r,t) ^S iħ Ψ ( r,t ) =^H ψ ( r,t ) t

iħ ^S t ψ (r,0 )=^H ^Sψ ( r, 0) ( iħ S t ^H ^S ) ψ ( r,0 )=0 Πρέπει:iħ ^S t =^H ^S Αν ^H t =0 ^S (t )=e i ^H ħ t ^H u E ( r )=E u E ( r ) ^H i ħ ^S u E ( r )=e t u E ( r )=e i E ħ t u E ( r ) Ψ ( r,t )=^SΨ (r, 0)= i Ψ ( r,0 )= c i u E i ( r ) i c i ^S u E i ( r )= i c i e i ^H ħ t u Ei ( r )= c i e i E ħ t u E i ( r ) i ^H u E ( r )=E u E ( r ) i) Αν ψ ( r )=u E ( r ) <^H >? ii) E> <^H > ψ ( r )= c i u i ( r ) <^H >? i i) ^H > (u E ( r ),^H u E ( r ) )=(u E ( r ), E u E ( r ) )=E (u E,u E )=E Η μέση τιμή της ενέργειας όταν η κυματοσυνάρτηση δεν αποτελεί γραμικό συνδιασμό διαφορετικών ενεργειών είναι η ίδια η ενέργεια της κυματο-συνάρτησης ^Η > (Ψ,^H Ψ )= i ( c u,^h i i c j u j j )

i j c i c j (u i,^h u j )= i ^H > c i E i i P i = c i c i =1 i ^H > c i E i i ^H n > c i n E i i c i c j E j δ ij j ^H u i =E i u i t=0 u ( x)= 1 ( u 1 ( x )+u (x ) ) u 1 : αρτια u : περιττή ^H u 1 =E 1 u 1 ^H u =E u u 1,u :κανονικοποιημένες,πραγματικές συναρτήσεις Δηλαδή (u 1,u 1 )=1,( u,u )=1 a) ^H ><E> 1 ( E 1 +E ), ( ΔΕ )= 1 Ε 1 Ε b) x t =0 <x t = x 0 cos (ωt ) όπου ω= E E 1 ħ

u ( x,t )= 1 (e i E 1 ħ t u 1 +e ( i E ħ t ) u ) Α) ^H > c i E i = 1 i E + 1 1 E = 1 ( E 1 +E ) ( ΔΕ )= ^H > ^H c i E i = 1 ( E 1 +E ) ^H > i ( ΔΕ )= 1 ( E 1 +Ε ) ( 1 ( Ε 1 +Ε ) ) = = ( 1 ( E 1 E ) ) = 1 E 1 E x t =0 =(u ( x ),xu ( x ) )= 1 ( u 1 +u, x (u 1 +u )) 1 [ ( u 1,x u 1 )+(u 1,x u )+(u, xu 1 )+(u, xu ) ] 1 [ ( u 1,x u )+(u, xu 1 )] (ολοκλήρωμα απο μέχρι+ δίνει 0περιττής συνάρτησης ) (u 1,x u ) <x t =0 =(u 1, xu ) x t =(u ( x,t ),xu ( x, t ) )= 1 (e i E 1 ħ t u 1 +e i E ħ t u, x (e i E 1 ħ t u 1 +e i E ħ t u )) = 1 [ (..u 1, x..u )+(..u, x..u 1 )]= 1 i(e 1 E ) [e t ħ ( u 1, xu )+e i (E 1 E ) t ħ ( u, xu 1 )] 1 ( u 1,x u ) [e i ωt +e i ω t ]=x t =0 cos (ω t)

u ( x)=n (u 1 ( x )+ u ( x )+u 3 ( x ) ) u 1,u,u 3 ιδιοσ ^A a 1 = 1,a =0,a 3 =1 ^A u 1 = 1u 1 ^A u =0 ^A u 3 =1u 3 a) N=? (κανονικοποίηση) c i =1 i N +4 N + N =1 N = 1 6 u ( x)= 1 6 ( u 1 +u +u 3 ) b) ^A >? ^A > (u,^a u)= c i a i = i ( 1 6 ) (a 1 + a +a 3 ) 1 ( 1+4 0+1)=0 <^A>0 6 c) ( Δ ^A )= 1 3 ( Δ ^Α )= ^A > ^A c i a i = 1 6 (1 a 1+4 a +1a 3 ) ^A > (u,^a u)= i 1 6 (1+1 )= 1 3

(Δ ^Α )= 1 3 = 1 3 Αν επίσης γνωρίζω πως ^Α=^H Και ζητείται η χρονική εξέλιξη u ( x,t ). u ( x,t )= 1 i a 6 (e 1 ħ t i a ħ u 1 ( x )+e t i a 3 ħ u ( x)+e t u 3 (x ))=.. ) Έστω Ψ=Ν ψ 1 + ψ +ψ 3 α Ν=? c i =1 i N N + ( i N )+ ( i N )=1 6 N =1 N = 1 6 N= 1 6 3) Κανονικοποιείστε της κυματοσυναρτήσεις για x (,+ ) : α Ψ ( x )=N

a β Ψ ( x )=N e x + Α) ψ ψ dx=1. Το ολοκλήρωμα όμως δεν συγκλίνει. Η Ψ δεν είναι κυματοσυνάρτηση, γιατί το ολοκλήρωμα Ψ Ψ dx δεν συγκλίνει. + Β) N e a x dx=1 N = ( a π ) 1 4 ^G> d Αν [^G,^H ]>0 <^G>:ολοκλήρωμα της κίνησης. ih Ψ t =^H Ψ ^G> d ( 1 iħ ^Η Ψ,^G Ψ ) + ( Ψ, 1 iħ ^G^H Ψ ) = 1 iħ (^H Ψ,^GΨ )+ 1 iħ (Ψ,^G^Η Ψ ) 1 iħ (Ψ,(^G^H ^H ^G )Ψ )= 1 iħ < [^G,^H ]>

^G> ^G,^H > d [V ( r ), r]=0 I ħ [^H, r ]= I 1 ħ [ m (^p x +^p y +^p z )+V ( r ), r ] ^H= ^p m +V (r )= I ħ [ 1 m ( ^p x +^p y +^p z ),x ^i+ y ^j+ z ^k] i ħ ([^p x,x]i+[^p y, y ] j+ [^p z,z ] k )= i ħ ( iħ( ^p x i+^p y j+^p z k ))=^p όπου [ p x,x]=^p x [ p x,x]+[ p x,x ] p x = iħ^p x και τα λοιπα για y,z ^H u E =E u E ^p UE =(u E, ^p u E )= ( u E, I ħ [^H, r ] u E) u E, r^h u E (u E,^H r u E ) ( ]= I ħ [ ( E u E, ru E ) (U E,E r u E )] I ħ I ħ ( E (u E, r u E ) E (u E, r u E ))=0 Αντιστοιχίζουμε τις μέσες τιμές μεγεθών που υπολογίζονται απο κβαντομηχανική (<x>,<p>), με τα κλασσικά μεγέθη που αντιστοιχούν (x,p). r> ^p> m d r dt = p m d

r> [ ^r,^h ]> ^p> m d Δεδομένου ότι ^p= I ħ [^H, ^r ] ΝΔΟ d <^p> ( V (r ) )> ψ ( V (r ) )ψ dv d<^p> dt = V >( δηλαδή ( dp dt =F )) d <^p> dt = 1 iħ <[ ^p,^h ]> 1 ^p < iħ [^p, m ] +V (r ) > 1 < [^p, V (r ) ]> iħ 1 < ^pv ( r )> 1 <V ( r ) ^p> iħ iħ ^pv (r )> (ψ (r ), ^p (V (r ) ψ (r ) )) ( p= iħ ) iħ (ψ, (V Ψ ) )= iħ (Ψ, V Ψ ) iħ (Ψ, V Ψ ) V ^p>(ψ,v ( iħ )Ψ )=iħ (Ψ,V Ψ ) d<^p> dt = 1 iħ ( iħ (Ψ, ( V )Ψ ) )=(Ψ,( V ) Ψ )= V > Άρα

Ndo x > d x > d [ x,^h ]=[ x, ( x ^p x +^p x x ) iħ p x m ] [ +V ( x ) = x, p x m ] =x [ x, ^p x ]+[ x, ^p x ] x= x > d Σωματίδιο κινείται ελέυθερα-> V(x)=0 -> ^H= ^p m d<^p> =0,< x> c t dt νδο : d<^p> dt = 1 iħ < [^p x,^h ]> 1 iħ [^p, ^p x x m ] =0 Δείξαμε ότι: p> m d<x> dt = d<^p> dt =0 < ^p> σταθ

d<^x> dt = c m <^x>ct ^H u E ( x )=E u E (x ) ^H= ^p +V (x ) m ^H ' =^H +V o ^H ' u E =(^H +V o )u E =^H u E +V o u E =(E+V o ) u E ( x ) Αρα αν προσθέσουμε εναν σταθερό όρο στην χαμιλτονιανή αλλάζουν μόνο προσθετικά οι ιδιοτιμές και οι ιδιοσυναρτήσεις παραμένουν ίδιες. Νδο x ^p x > d dt d dt <x ^p > 1 x iħ < [ ^x ^p x,^h ]> 1 iħ [ < x ^p, ^p x x m ] + [ x ^p x, V (x ) ]> Με p x =iħ d dx.. = i dv <i ħ x ħ dx i ħ m ^p x><^t > x dv dx > (Δεδομένου ότι ^T = ^p m ) νδο, οτι αν βρισκόμαστε σε ιδιοσυνάρτηση του Hamilton: d dt <x ^p x>0 <^T ><x dv dx > (Αντίστοιχο του θεωρήματος Virial)

d dt <x p x> 1 iħ < [ x ^p x,^h ]> [ x ^p x,^h ] ue =(u E,x ^p x^h u E ) (u E,^H x ^p x u E ) E (u E,x ^p x u E ) E (u E, x ^p x u E )=0 Εστω φ(x): κανονικοποιημένη Ψ(x)=φ(x) e ikx + ^p > ^p >? ως προς ψ ( χ ) Ψ ( iħ d + dx ) Ψ dx= iħ Ψ ' Ψ dx + iħ φ e ikx (φ ' e ikx +φ ik e ikx )dx iħ φ d φ dx dx+ ħk φ dx ο πρωτος ορος ειναι0 γιατί φ ( )=φ ( )=0 ħk

Scanned by CamScanner

Scanned by CamScanner

Scanned by CamScanner