Различия
Показаны различия между двумя версиями страницы.
| Предыдущая версия справа и слева Предыдущая версия Следующая версия | Предыдущая версия | ||
| f2s12 [2024/05/13 15:28] – root | f2s12 [2024/05/13 15:36] (текущий) – [Задача 3] root | ||
|---|---|---|---|
| Строка 33: | Строка 33: | ||
| где $p_0$ --- амплитуда импульса, | где $p_0$ --- амплитуда импульса, | ||
| $$ | $$ | ||
| - | x=A\sin(\omega t +\phi ), \ \ \ p=p_0\cos(\omega t+ \phi )\pause=mv\pause=mA\omega \cos(\omega t+ \phi ). | + | x=A\sin(\omega t +\phi ), \ \ \ p=p_0\cos(\omega t+ \phi )=mv=mA\omega \cos(\omega t+ \phi ). |
| $$ | $$ | ||
| Найдем интеграл | Найдем интеграл | ||
| Строка 45: | Строка 45: | ||
| $$ | $$ | ||
| \frac 12 + n= \frac 1{2\pi \hbar}\oint pdx= \frac{\pi m\omega A^{2}}{2\pi \hbar}. | \frac 12 + n= \frac 1{2\pi \hbar}\oint pdx= \frac{\pi m\omega A^{2}}{2\pi \hbar}. | ||
| - | $$\pause | + | $$ |
| Подставив в выражение для энергии: | Подставив в выражение для энергии: | ||
| $$ | $$ | ||
| - | E=\frac 12 m\omega^2 A^2\use=\hbar\omega \left(\frac 12 + n\right). | + | E=\frac 12 m\omega^2 A^2=\hbar\omega \left(\frac 12 + n\right). |
| $$ | $$ | ||
| Строка 84: | Строка 84: | ||
| \Psi _1=A\sin\left(\frac{\sqrt{2mE}}{\hbar}x \right)+B\cos\left(\frac{\sqrt{2mE}}{\hbar}x \right). | \Psi _1=A\sin\left(\frac{\sqrt{2mE}}{\hbar}x \right)+B\cos\left(\frac{\sqrt{2mE}}{\hbar}x \right). | ||
| $$ | $$ | ||
| - | Квадрат волновой функции описывает вероятность обнаружении частицы\pause, но для бесконечной ямы --- частица не может её покинуть\pause, следовательно, | + | Квадрат волновой функции описывает вероятность обнаружении частицы, |
| Тогда из непрерывности волновой функции | Тогда из непрерывности волновой функции | ||
| $$ | $$ | ||
| - | \Psi _1(0)=0=A \cdot 0 +B\cdot 1\pause | + | \Psi _1(0)=0=A \cdot 0 +B\cdot 1 \Rightarrow B=0. |
| $$ | $$ | ||
| $$ | $$ | ||
| Строка 101: | Строка 101: | ||
| E_0=\frac{(\Delta p)^2}{2m}=\frac{\hbar ^2}{8ma^2} . | E_0=\frac{(\Delta p)^2}{2m}=\frac{\hbar ^2}{8ma^2} . | ||
| $$ | $$ | ||
| - | Запишем волновую функцию с соответствующей энергией $E_n$\pause: | + | Запишем волновую функцию с соответствующей энергией $E_n$: |
| $$ | $$ | ||
| \Psi _n(x)=A \cdot \sin\left(\frac{\sqrt{2mE_n}}{\hbar}x \right) | \Psi _n(x)=A \cdot \sin\left(\frac{\sqrt{2mE_n}}{\hbar}x \right) | ||
| A \cdot \sin\left(\frac{\pi nx}{a} \right). | A \cdot \sin\left(\frac{\pi nx}{a} \right). | ||
| - | $$\pause | + | $$ |
| Осталось определить константу $A$ исходя из того, что квадрат волновой функции описывает плотность вероятности, | Осталось определить константу $A$ исходя из того, что квадрат волновой функции описывает плотность вероятности, | ||
| $$ | $$ | ||
| Строка 115: | Строка 115: | ||
| \Psi _n(x)=\sqrt{\frac{2}{a}} \cdot \sin\left(\frac{\pi nx}{a} \right). | \Psi _n(x)=\sqrt{\frac{2}{a}} \cdot \sin\left(\frac{\pi nx}{a} \right). | ||
| $$ | $$ | ||
| - | \begin{center} | + | {{ ::12-1.png?300 |}} |
| - | \includegraphics[scale=0.4]{02-1} | + | |
| - | \end{center} | + | |
| ==== Задача 3 ==== | ==== Задача 3 ==== | ||
| Строка 184: | Строка 182: | ||
| \text{ctg }\left(\frac{\sqrt{2m(U_0-|E|)}a}{2\hbar} \right)=\frac{\sqrt{{E}}}{\sqrt{U_0-|E|}}. | \text{ctg }\left(\frac{\sqrt{2m(U_0-|E|)}a}{2\hbar} \right)=\frac{\sqrt{{E}}}{\sqrt{U_0-|E|}}. | ||
| $$ | $$ | ||
| - | \begin{center} | + | {{ ::12-2.png?300 |}} |
| - | \includegraphics[scale=0.5]{03-2} | + | |
| - | \end{center} | + | |
| ==== Задача 4. ==== | ==== Задача 4. ==== | ||
| Строка 204: | Строка 200: | ||
| \langle x \rangle =\langle \Psi |x| \Psi \rangle = | \langle x \rangle =\langle \Psi |x| \Psi \rangle = | ||
| \intop _{-\infty}^{\infty} \Psi ^*x\Psi dx | \intop _{-\infty}^{\infty} \Psi ^*x\Psi dx | ||
| - | $$\pause | + | $$ |
| Но в первую очередь нормируем волновую функцию: | Но в первую очередь нормируем волновую функцию: | ||
| $$ | $$ | ||
| Строка 218: | Строка 214: | ||
| A^2 \left(\frac{a}{2}\right)^{3} \left . \left(\frac{d^2}{d\alpha ^2} \frac 1\alpha\right) \right|_{\alpha =1} = | A^2 \left(\frac{a}{2}\right)^{3} \left . \left(\frac{d^2}{d\alpha ^2} \frac 1\alpha\right) \right|_{\alpha =1} = | ||
| A^2 \left(\frac{a}{2}\right)^{3} \cdot 2 = 1. | A^2 \left(\frac{a}{2}\right)^{3} \cdot 2 = 1. | ||
| - | $$\pause | + | $$ |
| Следовательно $A^2=\frac{4}{a^3}$. | Следовательно $A^2=\frac{4}{a^3}$. | ||
| Найдём теперь среднюю координату: | Найдём теперь среднюю координату: | ||
| Строка 232: | Строка 228: | ||
| Для нахождения наиболее вероятной координаты найдём экстремум плотности вероятности | Для нахождения наиболее вероятной координаты найдём экстремум плотности вероятности | ||
| - | $$\rho(x)=\Psi^{*}\Psi=\pause | + | $$\rho(x)=\Psi^{*}\Psi= A^{2}x^{2}e^{-\frac{2x}{a}}.$$ |
| Итак: | Итак: | ||
| $$\frac{d}{dx}\rho(x)= A^{2}\left(2xe^{-\frac{2x}{a}}-\frac{2x^{2}}{a}e^{-\frac{2x}{a}}\right)= 2A^{2}xe^{-\frac{2x}{a}}\left(1-\frac{x}{a}\right)=0, | $$\frac{d}{dx}\rho(x)= A^{2}\left(2xe^{-\frac{2x}{a}}-\frac{2x^{2}}{a}e^{-\frac{2x}{a}}\right)= 2A^{2}xe^{-\frac{2x}{a}}\left(1-\frac{x}{a}\right)=0, | ||
| следовательно, | следовательно, | ||