406-
.pdf
|
1 |
|
|
i |
E1 (t −t0 ) |
|
π x |
|
i |
E2 (t −t0 ) |
|
2π x |
|
i |
E3 (t −t0 ) |
|
3π x |
|
i |
E4 (t −t0 ) |
|
4π x |
||
Ψ ( x, t ) = |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
e |
sin |
|
+ e |
sin |
|
+ e |
sin |
|
+ e |
sin |
|
= |
|||||||||
|
|
|
l |
l |
l |
l |
||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
2l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 i E1
= 2 e
ψ n (x) =
(t −t0 ) |
i |
E2 (t −t0 ) |
|
i |
E3 |
(t −t0 ) |
|
i |
E4 |
(t −t0 ) |
|
|||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
ψ 1 (x) + e |
ψ 2 ( x) + e |
ψ 3 |
(x) + e |
|
ψ 4 ( x) , |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π nx |
|
|
|
|
|
|
π 2 2 |
|
|
|
|
π 2 2 |
|
|
||||||
|
2 |
|
sin |
; |
|
E |
= |
1 |
|
(12 |
+ 22 + 32 + 42 ) = |
29 |
|
|
; |
|||||||||
|
|
|
|
4 2m2l 2 |
4 2m2l 2 |
|||||||||||||||||||
|
l |
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
= |
π 2 2 |
n2 , |
|
|
|
2m2l 2 |
|
|
||||
n |
|
|
|
|
||
P = P = P = P = |
1 |
. |
||||
|
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Данное состояние не является стационарным. |
|
|
|
|
|
|
||
Задача 4. В момент времени t = t0 |
волновая функция частицы массой m |
|||||||
в одномерной потенциальной яме шириной l |
с бесконечно высокими стен- |
|||||||
ками имеет вид |
|
|
|
|
|
|
||
ψ ( x) = Asin |
9π x |
cos |
3π x |
cos |
3π x |
. |
||
|
|
|
||||||
|
2l |
|
l |
|
2l |
Суперпозицией каких состояний является данное состояние? Найти волновую функцию частицы Ψ ( x,t ) , среднее значение импульса частицы и вероятность её обнаружения в каждом из состояний. Является ли состояние частицы стационарным?
Ответ: Данное состояние является равновероятной суперпозицией второго, пятого
и восьмого возбуждённых состояний.
|
|
2 |
|
|
i |
E3 (t −t0 ) |
|
3π x |
|
i |
E6 (t −t0 ) |
|
6π x |
|
i |
E9 (t −t0 ) |
Ψ ( x, t ) = |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
e |
sin |
|
+ e |
sin |
|
+ e |
||||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
|
3l |
|
|
|
l |
|
|
|
|
l |
|
|
|
sin 9π x = l
|
1 |
|
|
i |
E3 |
(t −t0 ) |
|
|
|
i |
E6 |
(t −t0 ) |
|
|
i |
E9 (t −t0 ) |
|
|
|
|
|
|
π |
2 2 |
|
|
|
1 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n2 , |
|
|||||||||||||||||||
= |
|
|
|
e |
ψ |
|
( x) + e |
ψ |
|
( x) + e |
ψ |
|
|
( x) , |
E = |
|
|
|
P = P = P = |
|
; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
n |
2m2l 2 |
|
|
3 6 9 |
3 |
|||||||||||
E = 43 |
|
π 2 2 |
. Данное состояние не является стационарным. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2m2l 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 5. В момент времени t = t0 |
волновая функция частицы массой m в |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
одномерной потенциальной яме шириной l |
с бесконечно высокими стенками |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
имеет вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ ( x) = Asin |
3π x |
cos |
2π x |
cos |
|
π x |
. |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
l |
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суперпозицией каких состояний является данное состояние? Найти |
|||||||||||||||||||||||||||||||
волновую функцию частицы |
Ψ ( x,t ) , |
среднее значение энергии частицы, |
21
возможные результаты измерения энергии и вероятности их получения. Яв-
ляется ли состояние частицы стационарным?
Ответ: Данное состояние является равновероятной суперпозицией первого, третье-
го и пятого возбуждённых состояний.
|
|
2 |
|
|
i |
E2 (t −t0 ) |
|
2π x |
|
i |
E4 (t −t0 ) |
|
4π x |
|
i |
E6 (t −t0 ) |
Ψ ( x, t ) = |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
e |
sin |
|
+ e |
sin |
|
+ e |
||||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
|
3l |
|
|
|
l |
|
|
|
|
l |
|
|
|
sin 6π x = l
|
1 |
|
|
i |
E2 |
(t −t0 ) |
|
|
i |
E4 |
(t −t0 ) |
|
|
i |
E6 |
(t −t0 ) |
|
|
|
|
π 2 2 |
|
1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n2 , P = P = P = |
||||||||||||||||||
= |
|
|
|
e |
ψ |
|
( x) + e |
ψ |
|
( x) + e |
ψ |
|
( x) |
, E |
= |
|
|
; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
6 |
|
n |
|
2m2l 2 |
3 6 9 |
3 |
|||||||
E = |
|
56 π 2 2 |
. Данное состояние не является стационарным. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
3 2m2l 2 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Задача 6. В момент времени t = t0 |
волновая функция частицы массой m |
|||||||||||||||||||||||
в одномерной потенциальной яме шириной l |
с бесконечно высокими стен- |
|||||||||||||||||||||||||||
ками имеет вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ = Cψ a + Cψ b , |
|
|
|
|
|
где C - некоторая константа, ψ a - волновая функция, описывающая равнове-
роятную суперпозицию основного и первого возбужденного состояния, а ψ b -
волновая функция, описывающая равновероятную суперпозицию основного и второго возбуждённого состояния.
Найти волновую функцию Ψ ( x,t ) , среднее значение энергии частицы в данном состоянии, возможные результаты измерения энергии частицы и их вероятности.
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
i |
(t −t0 )ψ |
|
|
|
1 |
|
|
|
i |
(t −t0 )ψ |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
i |
|
|
(t −t0 )ψ |
|
|
|
|
|
π |
2 |
|
2 |
|
|
|||||||||
Ответ: Ψ ( x, t ) = |
|
|
e |
|
E1 |
( x) + |
|
e |
|
E2 |
|
|
(x) + |
|
e |
|
E3 |
|
|
|
= |
|
|
n2 |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( x), E |
|
|
, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
n |
|
2m2l 2 |
|
|
|||||||||
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
π 2 2 |
|
2 |
2 |
|
1 |
|
|
2 |
|
1 |
|
2 |
|
|
17 π 2 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
P = |
|
, P |
= P = |
|
; |
|
|
|
|
E = |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
+ |
|
2 |
|
|
+ |
|
3 |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
1 |
3 |
2 |
3 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2m |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 2m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
Задача 7. В момент времени t = t0 |
волновая функция частицы массой m |
в одномерной потенциальной яме шириной l с бесконечно высокими стен-
ками имеет вид
ψ = Cψ a + Cψ b ,
22
где C - некоторая константа, ψ a - волновая функция, описывающая равнове-
роятную суперпозицию основного и первого возбужденного состояния, а ψ b -
волновая функция, описывающая равновероятную суперпозицию первого и третьего возбуждённого состояния.
Найти волновую функцию Ψ ( x,t ) , среднее значение энергии частицы в данном состоянии, возможные результаты измерения энергии частицы и их вероятности.
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
i |
(t −t0 )ψ |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
i |
(t −t0 )ψ |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
i |
(t −t0 )ψ |
|
|
|
|
π |
2 |
|
2 |
|
||||||||||
Ответ: Ψ ( x, t ) = |
|
|
e |
|
E1 |
( x) + |
|
|
e |
|
E2 |
|
|
(x) + |
|
|
e |
|
E4 |
|
|
|
= |
|
|
n2 , |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x), |
E |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
n |
|
2m2l 2 |
|
||||||||||
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
π 2 2 |
|
2 |
2 |
|
1 |
|
|
2 |
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
π 2 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
P = |
|
, P |
= P = |
|
; |
|
|
|
|
E = |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
+ |
|
2 |
|
|
+ |
|
4 |
|
|
|
= 4 |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
1 |
3 |
2 |
4 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2m |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Задача 8. Определить результаты измерения проекции импульса |
Lz и |
вероятности их выпадения для системы, находящейся в состоянии с волно-
вой функцией
ψ (ϕ ) = A(1 + cosϕ cos 2ϕ sin 3ϕ ) ,
где ϕ - азимутальный угол, A - некоторая константа.
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ответ: |
ψ = 4 |
|
|
ψ |
0 |
+ |
|
|
(ψ |
1 |
−ψ |
−1 |
) + |
|
|
(ψ |
4 |
−ψ |
−4 |
) + |
|
(ψ |
6 |
−ψ |
−6 |
) , |
L |
= m , |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
35 |
|
|
|
8i |
|
|
|
|
|
8i |
|
|
|
|
8i |
|
|
|
z |
|
|||||||||||
m = 0, ± 1, ± 4, ± 6 ; P = |
32 |
|
; P |
= P |
= P |
= |
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
0 |
35 |
|
|
|
±1 |
|
|
±4 |
|
|
±6 |
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Задача 9. Определить результаты измерения проекции импульса |
Lz и |
вероятности их выпадения для системы, находящейся в состоянии с волно-
вой функцией
ψ (ϕ ) = A(1 + cosϕ cos 3ϕ sin 4ϕ ) ,
где ϕ - азимутальный угол, A - некоторая константа.
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
Ответ: |
ψ = 4 |
|
ψ |
0 |
+ |
|
(ψ |
2 |
−ψ |
−2 |
) + |
|
|
(ψ |
6 |
−ψ |
−6 |
) + |
|
(ψ |
8 |
−ψ |
−8 |
) , |
L = m , |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
35 |
|
|
8i |
|
|
|
|
|
|
8i |
|
|
|
|
8i |
|
|
|
z |
||||||||||
m = 0, ± 2, ± 6, ± 8 ; P = |
32 |
; P |
|
= P |
= P |
= |
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
0 |
35 |
|
|
±2 |
|
|
±6 |
|
|
±8 |
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23
Задача 10. В момент времени t = t0 волновая функция частицы массой
m в одномерной потенциальной яме шириной l с бесконечно высокими стенками равна
ψ ( x) = Ax sin π x . l
Найти волновую функцию частицы Ψ ( x,t ) , средние значения энергии и
координаты частицы, возможные результаты измерения энергии и вероятно-
сти их получения, а также вероятность обнаружения частицы в n − м возбуж-
денном состоянии. Является ли состояние частицы стационарным?
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
− |
i |
2 |
|
|
π x |
|
∞ |
16k |
|
|
|
3 |
|
− |
i |
E2 k t 2 |
|
|
2π kx |
|||||
|
|
|
|
|
Ψ ( x, t ) |
= −π |
|
|
|
|
|
E1t |
|
|
+ ∑ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
Ответ: |
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
sin |
|
; |
||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
(4k 2 |
−1) |
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4π |
|
− 6 |
|
|
l |
|
l |
|
k =1 |
π |
2π |
|
− 3 |
|
|
l |
|
|
l |
||||||||||
|
= |
|
3l (π 2 − 3) |
|
|
E = |
π 2 (2π 2 + 3) 2 |
возможные |
результаты |
|
измерения |
|
энергии: |
||||||||||||||||||||||||||
x |
|
|
|
; |
|
|
|
; |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
4π 2 − 6 |
|
|
2l 2 m (2π 2 − 3) |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
E = |
π 2 2 |
, |
|
E |
= |
π 2 2 |
4k 2 , |
|
|
k ≥ 1 ; |
|
вероятности |
|
|
P = |
3π 2 |
|
0.884 ; |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
2ml 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
2ml 2 |
|
|
2 k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
4π 2 − 6 |
|
|
||||||||||
P |
= |
|
|
|
768k 2 |
|
|
|
|
|
; |
состояние частицы не является стационарным. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
2 k |
|
|
π 2 (4k 2 −1)4 ( |
2π 2 − 3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Задача 11. В момент времени t = t0 |
волновая функция частицы массой |
m в одномерной потенциальной яме шириной l с бесконечно высокими стенками равна
ψ ( x) = Ax cos π2lx .
Найти волновую функцию частицы Ψ ( x,t ) , средние значения энергии и координаты частицы, возможные результаты измерения энергии и вероятно-
сти их получения, а также вероятность обнаружения частицы в n − м возбуж-
денном состоянии. Является ли состояние частицы стационарным?
24
|
|
|
|
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
32n |
|
3 cos π n |
|
− |
|
2 |
|
|
π nx |
|
|
|
|
π |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
Ψ ( x, t ) = −∑ |
|
|
|
|
|
|
Ent |
|
|
|
|
|
En = |
|
|
n2 ; |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
Ответ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
sin |
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
( |
|
|
|
) |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ml |
2 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
n =1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
π 4π −1 |
|
|
π |
− 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
3072 n |
2 |
|
|
|
π |
2 |
(π |
2 |
+ |
6) |
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
l 1 − |
8 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
P = |
|
|
; E |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
x |
= |
+ |
|
; вероятность |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
n |
(4n2 −1)4 (π 2 − 6) |
|
|
|
|
|
|
(π 2 |
− 6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π 2 |
π 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
π 2 |
|
|
|
8l 2 m |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
− 6 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
обнаружения частицы в n − м возбуждённом состоянии |
|
P |
; |
|
состояние частицы не ста- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ционарно. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Задача 12. В некоторый момент времени t = t0 |
|
координатная часть вол- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
новой функции частицы массой m , |
находящейся в одномерной потенциаль- |
ной яме ширины a с бесконечно высокими стенками имеет вид
ψ( x) = Asin3 πx .
a
Найти волновую функцию частицы Ψ ( x,t ) и вероятность пребывания частицы в первом возбужденном состоянии.
Ответ: состояние частицы является суперпозицией основного и второго возбужденного
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
e− |
i |
|
2 |
|
|
π x |
|
|
1 |
|
e− |
i |
|
2 |
|
|
3π x |
|
|
|
π |
2 |
|
2 |
|
||
состояний, Ψ ( x, t ) = |
|
|
|
E1t |
|
sin |
− |
|
|
|
E3t |
|
sin |
; |
|
= |
|
|
n2 , n = 1, 3 ; |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
E |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
a |
|
|
a |
10 |
|
|
|
|
|
a |
|
|
a |
n |
|
2ml 2 |
|
|||||||
P = |
9 |
; |
P = |
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
10 |
|
3 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Задача 13. В некоторый момент времени t = t0 координатная часть вол- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
новой функции частицы массой m , |
находящейся в одномерной потенциаль- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ной яме ширины a с бесконечно высокими стенками имеет вид |
|
|
|
ψ( x) = Asin3 πx .
a
Найти волновую функцию частицы Ψ ( x,t ) и среднее значение кинети-
ческой энергии частицы в этом состоянии.
|
E = |
9π 2 |
2 |
|
Ответ: |
|
|
; волновую функцию см. в ответе к предыдущей задаче. |
|
|
|
|||
|
|
10a2 m |
Задача 14. В некоторый момент времени t = t0 координатная часть вол-
новой функции частицы массой m , находящейся в одномерной потенциаль-
ной яме ширины a с бесконечно высокими стенками имеет вид
25
ψ( x) = A sin |
πx |
+ sin 2 |
πx |
. |
|
|
|||
|
a |
|
a |
|
Найдите волновую функцию частицы Ψ ( x,t ) , среднее значение её кине-
тической энергии и вероятность пребывания частицы во втором возбужден-
ном состоянии.
Ответ:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2k + 1)π x ; |
|
|
|
2(3π + 8) |
|
e− |
i |
2 |
|
|
π x |
∞ |
16 3 |
e− |
i |
2 |
|
|||||||
Ψ ( x, t ) = |
|
|
|
E1t |
sin |
+ ∑ |
|
E2 k +1t |
sin |
||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(2k +1){4 − (2k + 1)2 } |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
3π (21π + 64) |
a |
|
a |
k =1 |
|
|
|
a |
a |
|||||||||||
E = |
4π 2 (3π + 8) 2 |
вероятность пребывания частицы во втором возбужденном состоя- |
|||||||||||||||||||||
|
; |
||||||||||||||||||||||
a2 m (21π + 64) |
|||||||||||||||||||||||
нии равна |
P = P = |
|
|
256 |
|
|
≈ 0.008 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
3 |
75π (21π + 64) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 15. В некоторый момент времени t = t0 координатная часть вол-
новой функции частицы массой m , находящейся в одномерной потенциаль-
ной яме ширины a с бесконечно высокими стенками имеет вид
ψ( x) = A |
2sin |
πx |
+ sin2 |
πx |
. |
|
|
||||
|
|
a |
|
a |
|
Найдите волновую функцию частицы Ψ ( x,t ) |
и вероятность пребывания |
частицы в первом возбужденном состоянии.
26
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Мартинсон Л. К., Смирнов Е. В. Квантовая физика. — М.: МГТУ, 2006.
2.Савельев И. В. Курс общей физики. Кн. 5. — М: Наука. Физматлит, 1998.
3.Матвеев А. Н. Атомная физика. — М.: Высшая школа, 1989.
4.Сивухин Д. В. Общий курс физики. Том V. Атомная и ядерная физика. М.:
Физматлит МФТИ, 2002.
5.Блохинцев Д. И. Основы квантовой механики. — М.: Наука, 1983.
6.Иродов И. Е. Квантовая физика. Основные законы. — М.: Лаборатория Ба-
зовых Знаний, 2001.
7.Калашников Н. П., Смондырев М. А. Основы физики, Т. 2. — М: Дрофа, 2004.
8.Шпольский Э. В. Атомная физика. Т. I: Введение в атомную физику.— М.:
Наука, 1984.
9.Шпольский Э. В. Атомная физика. Т. 2: Основы квантовой механики и строение электронной оболочки атома. — М.: Наука, 1984.
10.Гольдин Л. Л., Новикова Г. И. Квантовая физика. Вводный курс. — М:
Институт компьютерных исследований, 2002.
27
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Принцип суперпозиции в квантовой механике…………………………. 3
2.Примеры решения задач………………………………………………….. 10
3.Задачи для самостоятельного решения………………………………….. 19
Список литературы………………………………………………………….. 25
28