Нехай phi_n - правильно нормована власна функція n-ї енергії гармонічного осцилятора, а psi = hatahata ^ (†) phi_n. Що таке psi дорівнює?

Нехай phi_n - правильно нормована власна функція n-ї енергії гармонічного осцилятора, а psi = hatahata ^ (†) phi_n. Що таке psi дорівнює?
Anonim

Розглянемо гамільтоніан гармонічного осцилятора …

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

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

Тепер визначте підстановку:

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

Це дає:

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

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

Далі розглянемо заміну, де:

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

так що # hatx "''", hatp "''" " = hatx" '' "hatp" '' "- hatp" '' "hatx" '' "= i #. Це дає:

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

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

З #hatp "''" ^ 2 # і #hatx "''" ^ 2 # можуть бути внесені до складу складних кон'югатів, визначити сходи-оператори

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

так що:

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

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

З # - hatx "''", hatp "''" = hatp "''", hatx "''" = -i #Найбільш правильним є термін #1/2#. Інспекцією,

#hatH = gaomega (хатахата ^ (†) - 1/2) #

Можна показати, що # hata, hata ^ (†) = 1 #, тому

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

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

і так:

#color (зелений) (hatH = gaomega (hata ^ (†) hata + 1/2)) #

Тут ми визнаємо форму енергії бути:

#E_n = gaomega (n + 1/2) #

тому що з цієї форми зрозуміло, що з

#hatHphi_n = Ephi_n #,

ми просто маємо це

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

Таким чином, номер оператора можна визначити як:

#hatN = hata ^ (†) hata #

чиє власне значення є квантовим числом # n # для цього власного стану.

Отже,

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

# = (1 + hata ^ (†) hata) phi_n #

# = (1 + hatN) phi_n #

# = колір (синій) ((1 + n) phi_n) #