Sia phi_n la funzione di enfatizzazione dell'nth energy normalizzata correttamente dell'oscillatore armonico, e lascia psi = hatahata ^ (†) phi_n. A cosa equivale Psi?

Sia phi_n la funzione di enfatizzazione dell'nth energy normalizzata correttamente dell'oscillatore armonico, e lascia psi = hatahata ^ (†) phi_n. A cosa equivale Psi?
Anonim

Considera l'oscillatore armonico Hamiltoniano …

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

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

Ora, definisci la sostituzione:

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

Questo da:

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

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

Quindi, considera la sostituzione dove:

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

così che # hatx "''", hatp "''" = hatx "''" hatp "''" - hatp "''" hatx "''" = i #. Questo da:

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

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

Da #hatp " ''" ^ 2 # e #hatx " ''" ^ 2 # può essere scomposto in un prodotto di complessi coniugati, definire gli operatori ladder

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

così che:

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

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

Da # - hatx "''", hatp "''" = hatp "''", hatx "''" = -i #, il termine più a destra è #1/2#. Con l'ispezione,

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

Può essere dimostrato che # hata, hata ^ (†) = 1 #, così

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

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

e così:

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

Qui riconosciamo la forma del energia essere:

#E_n = ℏomega (n + 1/2) #

poiché è chiaro da questo modulo che con

#hatHphi_n = Ephi_n #,

abbiamo solo quello

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

Quindi, il numero operatore può essere definito come:

#hatN = hata ^ (†) hata #

il cui autovalore è il numero quantico # N # per quel eigenstate.

Quindi,

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

# = (1 + hata ^ (†) hata) phi_n #

# = (1 + hatN) phi_n #

# = colore (blu) ((1 + n) phi_n) #