Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Задача № 49
В некоторый момент времени координатная часть волновой функции частицы, находящейся в одномерной прямоугольной потенциальной яме с абсолютно непроницаемыми стенками , имеет вид . Найдите вероятность пребывания частицы в основном состоянии.
Решение:
Вид потенциальной ямы, в которой находится частица, представлен на рисунке 1:
Найдём пси-функции собственных состояний частицы в потенциальной яме. Составим уравнение Шредингера для области : (1)
или в виде:
(2)
где . Решение этого дифференциального уравнения имеет вид:
(3)
Воспользуемся естественными условиями, накладываемыми на пси-функцию. В области потенциальная энергия равняется бесконечности, поэтому частица находится в области не может. Следовательно, плотность вероятности нахождения частицы, а, значит, и пси-функция частицы в области равны нулю. Из условия непрерывности пси-функций для точки , получим:
Аналогично, применив условие непрерывности пси-функций, для точки получим:
Тогда пси-функции собственных состояний имеют вид: (4)
Учитывая, что , получим:
(5)
Мы получили энергетический спектр частицы в одномерной прямоугольной потенциальной яме с абсолютно непроницаемыми стенками. Определим постоянную в выражении для пси-функций собственных состояний частицы (4), используя условие нормировки:
(6)
Тогда пси-функции собственных состояний имеют вид:
(7)
По условию частица в некоторый момент времени находится в состоянии, описываемом пси-функцией:
(8)
Используя условие нормировки, определим постоянную в выражении (8):
(9)
Тогда пси-функция (8) имеет вид:
(10)
Разложим пси-функцию (10) в ряд по пси-функциям собственных состояний (7):
(11)
где - коэффициенты, которые определяются следующим образом:
(12) где - функция, сопряжённая к собственной пси-функции , - пси-функция, описывающая состояние частицы. Найдём несколько первых коэффициентов разложения:
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
Значит, разложение пси-функции (10) в ряд по собственным пси-функциям (7) имеет вид:
(18)
Если в собственных состояниях некоторая физическая величина имеет определённые собственные значения, то в состоянии описываемом пси-функцией , которая не является пси-функцией собственного состояния, физическая величина определённого значения иметь не будет. Если пси-функцию разложить в ряд по пси-функциям собственных состояний, то вероятность того, что значение физической величины будет равно - собственному значению в состоянии, описываемом пси-функцией , определяет квадрат модуля первого коэффициента в разложении . Аналогично, вероятность того, что значение физической величины примет значение , определяет , и так далее. Следовательно, вероятность нахождения частицы в основном состоянии в нашем случае определяет квадрат модуля первого коэффициента в разложении (18), значит:
(19)
Ответ:
.
|