Psi(x,t)= sqrt(1 / L)sin((pix)/ L)e ^ - (iomega_1t)+ sqrt(1 / L)sin((2pix)/ L)e ^ - (iomega_2t)新问题?

Psi(x,t)= sqrt(1 / L)sin((pix)/ L)e ^ - (iomega_1t)+ sqrt(1 / L)sin((2pix)/ L)e ^ - (iomega_2t)新问题?
Anonim

#一个)#

你只需要服用 #Psi ^ “*” 幽#.

#color(蓝色)(Psi ^“*”Psi)= sqrt(1 / L)sin((pix)/ L)e ^ - (iomega_1t)+ sqrt(1 / L)sin((2pix)/ L) e ^ - (iomega_2t) ^“*”sqrt(1 / L)sin((pix)/ L)e ^ - (iomega_1t)+ sqrt(1 / L)sin((2pix)/ L)e ^ - (iomega_2t)#

#= sqrt(1 / L)sin((pix)/ L)e ^(iomega_1t)+ sqrt(1 / L)sin((2pix)/ L)e ^(iomega_2t) sqrt(1 / L) sin((pix)/ L)e ^ - (iomega_1t)+ sqrt(1 / L)sin((2pix)/ L)e ^ - (iomega_2t)#

#= 1 / Lsin ^ 2((pix)/ L)+ 1 / L((pix)/ L)sin((2pix)/ L)e ^(i(omega_1-omega_2)t)+ 1 / L sin( (pix)/ L)sin((2pix)/ L)e ^(i(omega_2-omega_1)t)+ 1 / L sin ^ 2((2pix)/ L)#

#= color(蓝色)(1 / L sin ^ 2((pix)/ L)+ sin ^ 2((2pix)/ L) + 1 / L sin((pix)/ L)sin((2pix) / L)e ^(i(omega_1-omega_2)t)+ e ^(i(omega_2-omega_1)t))#

#B)#

只需先了解能量,即动作的常数,就可以用最少的努力找到这个时期。

的能量 #phi_1 = sqrt(1 / L)sin((pix)/ L)##E_1 =(1 ^ 2pi ^2ℏ^ 2)/(4mL ^ 2)#,和的能量 #phi_2##4E_1#。因此,频率 #omega_2##phi_2# 是的四倍 #phi_1# (#omega_1#).

结果,期间 #T_1 =(2pi)/(omega_1)##phi_1# 是的四倍 #phi_2# (#T_2 =(2pi)/(omega_2)#,也是一个时期 #phi_2#.

因此这段时间 #color(蓝色)(T =(2pi)/(omega_1))#.

#C)#

我会让你自己插上这个 #t _“*”= pi / 2(E_2-E_1)#。你不需要做任何事情……

我们知道 #T =(2pi)/(omega_1)#, 然后 #(iEt)/ℏ= iomegat#所以

#E_n =omega_nℏ#.

结果是,

#pi /(2(E_2-E_1))= pi /(2(omega_2-omega_1)ℏ)#

#color(蓝色)(t _“*”/ T)= pi /(2(omega_2-omega_1)ℏ)cdot(omega_1)/(2pi)#

#= 1 /(2(4omega_1-omega_1)ℏ)cdot(omega_1)/(2)#

#= omega_1 /(4ℏ(3omega_1))#

#=颜色(蓝色)(1 /(12ℏ))#

#D)#

找到粒子的概率 #0,L / 2# 给出为

#int_(0)^(L / 2)Psi ^“*”Psidx#

#= 1 / Lint_(0)^(L / 2)sin ^ 2((pix)/ L)+ sin ^ 2((2pix)/ L)dx + 1 / Lint_(0)^(L / 2)sin ((pix)/ L)sin((2pix)/ L)e ^( - 3iomega_1t)+ e ^(3iomega_1t) dx#

#= 1 / Lint_(0)^(L / 2)sin ^ 2((pix)/ L)+ sin ^ 2((2pix)/ L)dx + 1 / Lint_(0)^(L / 2)2sin ((PIX)/ L)SIN((2pix)/ L)COS(3omega_1t)DX#

前两个项是对称的,幅度和收益的一半 #50%# 总体。

第三项将具有静止状态概率 #4 /(3PI)#,和 #COS# 是一个任意的相位因子。因此,整体概率是

#=颜色(蓝色)(0.50 + 4 /(3pi)cos(3omega_1t))#

#E)#

#color(蓝色)(<< x >>)= << Psi | x | Psi >> = << xPsi | Psi >>#

#= 1 / Lint_(0)^(L / 2)xsin ^ 2((pix)/ L)dx + 1 / Lint_(0)^(L / 2)xsin ^ 2((2pix)/ L)dx + 1 / Lint_(0)^(L / 2)2xsin((pix)/ L)sin((2pix)/ L)cos(3omega_1t)dx#

对此没有简单的解决方案…原来是:

#= L /(4pi ^ 2)+ L / 8 + (2L)/(3pi) - (8L)/(9pi ^ 2) cos(3omega_1t)#

#=颜色(蓝色)(((2 + pi ^ 2)L)/(8pi ^ 2)+ ((6pi-8)L)/(9pi ^ 2) cos(3omega_1t))#

#F)#

#x = L / 2##罪# 条款去 #sin(pi / 2)= 1##sin(pi)= 0#, 分别。

以来 #sin(pi)= 0#,时间依赖的部分 #Psi ^ “*” 幽# 消失,与时间无关的部分保留 #1 / L# 作为概率密度。