Nech phi_n je správne normalizovaná n-tá energická vlastnosť harmonického oscilátora, a nech psi = hatahata ^ (†) phi_n. Čo sa rovná psi?

Nech phi_n je správne normalizovaná n-tá energická vlastnosť harmonického oscilátora, a nech psi = hatahata ^ (†) phi_n. Čo sa rovná psi?
Anonim

Zvážte harmonický oscilátor Hamiltonian …

#hatH = hatp ^ 2 / (2mu) + 1 / 2muomega ^ 2hatx ^ 2 #

# = 1 / (2mu) (hatp ^ 2 + mu ^ 2omega ^ 2 hatx ^ 2) #

Teraz definujte substitúciu:

#hatx "'" = hatxsqrt (muomega) ##' '' '' '##hatp "'" = hatp / sqrt (muomega) #

To dáva:

#hatH = 1 / (2mu) (hatp "'" ^ 2 cdot muomega + mu ^ 2omega ^ 2 (hatx "'" ^ 2) / (muomega)) #

# = omega / 2 (hatp "'" ^ 2 + hatx "'" ^ 2) #

Ďalej zvážte substitúciu, kde:

#hatx "''" = (hatx "'") / sqrt (ℏ) ##' '' '' '##hatp "''" = (hatp "'") / sqrt (ℏ) #

tak # hatx "'', hatp" '' " = hatx" '' "hatp" '' "- hatp" '' "hatx" '' "= i #, To dáva:

#hatH = omega / 2 (hatp "'" "^ 2cdotℏ + hatx"' '"^ 2cdotℏ) #

# = 1 / 2ℏomega (hatp "'" "^ 2 + hatx"' "" ^ 2) #

od tej doby #hatp " ''" ^ 2 # a #hatx " ''" ^ 2 # možno zaradiť do produktu komplexných konjugátov, definovať operátorov rebríka

#hata = (hatx "''" + ihatp "''") / sqrt2 ##' '' '' '## hata ^ (†) = (hatx "'" "- ihatp"' '") / sqrt2 #

aby:

# hatahata ^ (†) = (hatx "'" "^ 2 - ihatx"' '"hatp"' "" + ihatp "'" "hatx"' "" + hatp "''" ^ 2) / 2 #

# = (hatx "''" ^ 2 + hatp "'" "^ 2) / 2 + (i hatp"' ',, hatx "' '" / 2 #

od tej doby # - hatx "''", hatp "''" = hatp "''", hatx "''" = -i #, najpravdepodobnejší termín je #1/2#, Inšpekciou,

#hatH = ℏomega (hatahata ^ (†) - 1/2) #

Môže sa to ukázať # hata, hata ^ (†) = 1 #, takže

# hatahata ^ (†) - hata ^ (†) hata = 1 #

# => hatahata ^ (†) = 1 + hata ^ (†) hata #

a tak:

#color (zelená) (hatH = ℏomega (hata ^ (†) hata + 1/2)) #

Tu spoznávame formu energie byť:

#E_n = ℏomega (n + 1/2) #

pretože z tejto formy je zrejmé

#hatHphi_n = Ephi_n #,

jednoducho to máme

# ℏomega (hata ^ (†) hata + 1/2) phi_n = ℏomega (n + 1/2) phi_n #

Teda operátor čísla možno definovať ako:

#hatN = hata ^ (†) hata #

ktorých vlastné číslo je kvantové číslo # N # pre tento eigenstate.

Z toho dôvodu,

#color (blue) (psi_n = hatahata ^ (†) phi_n) #

# = (1 + hata ^ (†) hata) phi_n #

# = (1 + hatN) phi_n #

# = farba (modrá) ((1 + n) phi_n) #