Сербо, Хриплович. Квантовая механика
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n^ = a^+a^ = H^ − 1 2
à ¢-ë n, ¯®í⮬ã n^ - §ë¢ îâ ®¯¥à â®à®¬ ç¨á« ç áâ¨æ.
• ©¤¥¬ ª®íää¨æ¨¥-â cn. „«ï í⮣® ¢ëç¨á«¨¬ -®à¬ã ¢¥ªâ®à (7.2):
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(^a+)n e−x2=2 |
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7.1. • ©â¨ 'n(p) ¤«ï «¨-¥©-®£® ®á樫«ïâ®à .
21
7.2. „«ï «¨-¥©-®£® ®á樫«ïâ®à áà ¢-¨âì ª« áá¨ç¥áªãî dWª« áá=dx ¨ ª¢ -⮢ãî j n(x)j2 ¯«®â-®á⨠¢¥à®ïâ-®á⨠¯à¨ n = 0.
’® ¦¥ ¤«ï dWª« áá=dp ¨ j'0(p)j2.
•©â¨ ¢¥à®ïâ-®áâì ⮣®, çâ® ¢ ®á-®¢-®¬ á®áâ®ï-¨¨ ®á樫«ïâ®à
-室¨âáï ¢ ª« áá¨ç¥çª¨ -¥¤®áâã¯-®© ®¡« á⨠jxj > `.
7.3.• ©â¨ ¬ âà¨ç-ë¥ í«¥¬¥-âë xf i; pf i; (x2)f i ¤«ï «¨-¥©-®£® ®á樫«ïâ®à .
7.4.• ©â¨ x ¨ p ¤«ï «¨-¥©-®£® ®á樫«ïâ®à ¢ n-¬ á®áâ®ï-¨¨.
x8. ‚६¥--®¥ ãà ¢-¥-¨¥ ˜à¥¤¨-£¥à
‚ ª« áá¨ç¥áª®© ¬¥å -¨ª¥ ¨¬¯ã«ìá ¨ í-¥à£¨ï á¢ï§ -ë á ¤¥©á⢨¥¬ S(x; t) á®®â-®è¥-¨ï¬¨
p = @S@x ; E = −@S@t :
…᫨ ¢ ª¢ -⮢®© ¬¥å -¨ª¥
p ! p^ = −ih@x@ ;
â® ¥áâ¥á⢥--® ®¦¨¤ âì, çâ®
E ! ih@t@ :
•à®¢¥à¨¬, çâ® ¤«ï ¯«®áª®© ¢®«-ë
(x; t) = A ei(px−Et)=h
íâ® â ª ¨ ¥áâì: ih@ =@t = E .
Š®-¥ç-®, ¢áe íâ® «¨èì - ¢®¤ï騥 á®®¡à ¦¥-¨ï, ¯®ª §ë¢ î騥 ¥áâ¥á⢥--®áâì á«¥¤ãî饣® ã⢥ত¥-¨ï: ¢ ª¢ -⮢®© ¬¥å -¨ª¥ ¯®- áâ㫨àã¥âáï “˜ ¢ ¢¨¤¥
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1(r; t) ¨ 2(r; t) | à¥è¥-¨ï “˜, â® c1 |
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2. “˜ ¨¬¥¥â ¯¥à¢ë© ¯®à冷ª ¯® ¢à¥¬¥-¨, ¯®í⮬㠧- ç¥-¨ï |
(r; t) |
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22
„«ï áâ 樮- à-®£® à¥è¥-¨ï
(r; t) = n(r) e−iEnt=h
¯«®â-®áâì ¢¥à®ïâ-®á⨠j (r; t)j2 -¥ § ¢¨á¨â ®â t. Ž¡é¥¥ à¥è¥-¨¥ â - ª®¢®
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(r; t) = Z |
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n(r) n(r0) e−iEnt=h : |
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í-¥à£¨î En. • ¡®à ¢¥«¨ç¨- cn ¥áâì ¢®«-®¢ ï äã-ªæ¨ï á¨áâ¥¬ë ¢ í-¥à£¥â¨ç¥áª®¬ ¯à¥¤áâ ¢«¥-¨¨.
•«®â-®áâì ⮪
ˆ§¬¥-¥-¨¥ ¯«®â-®á⨠¢¥à®ïâ-®á⨠%(r; t) = j (r; t)j2 á® ¢à¥¬¥-¥¬ ®¯à¥- ¤¥«ï¥âáï ãà ¢-¥-¨¥¬
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•¨á. 2: •®â¥-æ¨ «ì- ï í-¥à£¨ï ¤«ï á«ãç ï ®¤-®¬¥à-®£® à áá¥ï-¨ï
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j¯ ¤ = hkm ; j®âà = −jAj2 hkm ; j¯à®è = jBj2 hkm1 :
Š®íää¨æ¨¥-âë ¯à®å®¦¤¥-¨ï D ¨ ®âà ¦¥-¨ï R à ¢-ë:
D = jj¯à®è¯ ¤ = kk1 jBj2; R = jjj¯®âà¤j = jAj2; R + D = 1 :
24
Ž¯â¨ç¥áª¨© - «®£ | ®âà ¦¥-¨¥ ᢥ⠯ਠ-®à¬ «ì-®¬ ¯ ¤¥-¨¨ - ¯«®áªãî £à -¨æã à §¤¥« ¤¢ãå á।. ‚ ®¯â¨ª¥ ¢®«-®¢®© ¢¥ªâ®à
k 2 = !c n;
£¤¥ n | ¯®ª § â¥«ì ¯à¥«®¬«¥-¨ï. ‡¤¥áì - 襩 § ¤ ç¥ á®®â¢¥âáâ¢ã¥â
á¨âã æ¨ï, ª®£¤ á¯à ¢ |
| ¢ ªãã¬, |
á«¥¢ | á⥪«®. |
‚ á«ãç ¥ 0 < E < V |
ᨬ¯â®â¨ª |
¯à¨ x ! +1 ¨§¬¥-ï¥âáï, |
q
! ei!t B e− x; h = 2m(V − E) ;
‡¤¥áì ®¯â¨ç¥áª¨© - «®£ | ¯®«-®¥ ¢-ãâà¥--¥¥ ®âà ¦¥-¨¥.
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9.1. — áâ¨æ - 室¨âáï ¢ ¯®«¥ U(x) = −G (x). •à¨ t = 0 ¢®«-®¢ ï |
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äã-ªæ¨ï ¨¬¥¥â ¢¨¤ |
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®ª ¦¥âáï ¢ ®á-®¢-®¬ á®áâ®ï-¨¨ 0(x). |
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9.2. ’®â ¦¥ ¢®¯à®á ¤«ï £ ମ-¨ç¥áª®£® ®á樫«ïâ®à ¯à¨ |
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e−x2=(2b2) |
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(x; 0) = |
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( b2)1=4 |
9.3.• ©â¨ äã-ªæ¨î ƒà¨- ¤«ï ᢮¡®¤-®© ç áâ¨æë.
9.4.• ©â¨ D ¨ R ¤«ï ç áâ¨æë ¢ ¯®«¥ à¨á. 3
8
< 0 ¯à¨ x < 0
: V ¯à¨ x > 0 :
“ª § âì ®¯â¨ç¥áªãî - «®£¨î. ˆ§¢¥áâ-®, çâ® ¯à¨ ®âà ¦¥-¨¨ ®â ®¯â¨ç¥áª¨ ¡®«¥¥ ¯«®â-®© áà¥¤ë ¯à®¨á室¨â ¯®â¥àï ¯®«ã¢®«-ë. —¥- ¬ã ᮮ⢥âáâ¢ã¥â í⮠¥-¨¥ ¢ ¤ --®© § ¤ ç¥? • áᬮâà¥âì ¯à¥¤¥« h ! 0.
9.5. • ©â¨ D ¤«ï ç áâ¨æë ¢ ¯®«¥ ¯àאַ㣮«ì-®© ¯®â¥-æ¨ «ì-®© ï¬ë £«ã¡¨-ë V ¨ è¨à¨-ë a (à¨á. 4). „ âì £à 䨪 D(E), 㪠§ âì ãá«®¢¨¥ ¯à®§à ç-®áâ¨. “ª § âì -¥®¡å®¤¨¬®¥ ãá«®¢¨¥ ¯à®§à ç-®á⨠¢ á«ãç ¥ ¯®«ï à¨á. 5:
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•¨á. 4: •à®å®¦¤¥-¨¥ ç áâ¨æë - ¤ ®¤-®¬¥à-®© ¯àאַ㣮«ì-®© אַ©
ᮮ⢥âáâ¢ãî饣® ¯à¨ V1 < V2 ¯à®á¢¥â«¥--®© ®¯â¨ª¥.
9.6.• ©â¨ D(E) ¤«ï ç áâ¨æë ¢ ¯®«¥ ¯àאַ㣮«ì-®£® ¯®â¥-æ¨ «ì-
-®£® ¡ àì¥à ¢ëá®â®î V ¨ è¨à¨-®î a (à¨á. 6), ®á®¡® à áᬮâà¥âì á«ãç © E < V; a 1.
9.7. • áᬮâà¥âì à áá¥ï-¨¥ ¢ ¯®«¥ U (x) = −G (x). Ž¡à â¨âì ¢-¨- ¬ -¨¥ - ¯®¢¥¤¥-¨¥ ¬¯«¨â㤠®âà ¦¥--®© ¨ ¯à®è¥¤è¥© ¢®«- ¯à¨ ¯à®¤®«¦¥-¨¨ à¥è¥-¨ï ¢ ®¡« áâì E < 0.
•¨á. 5: •®â¥-æ¨ «ì- ï í-¥à£¨ï, ᮮ⢥âáâ¢ãîé ï á«ãç î ¯à®á¢¥â«¥--®© ®¯â¨- ª¨
26
•¨á. 6: ’ã--¥«¨à®¢ -¨¥ ç áâ¨æë ç¥à¥§ ®¤-®¬¥à-ë© ¯àאַ㣮«ì-ë© ¡ àì¥à
x10. Š®¬¬ãâ â®àë.
‘-®¢ á®®â-®è¥-¨¥ -¥®¯à¥¤¥«¥--®á⥩. “à ¢-¥-¨¥ •à¥-ä¥áâ . ’¥®à¥¬ ® ¢¨à¨ «¥
ˆ§¬¥à¨¬®áâì ¢¥«¨ç¨-
…᫨ ¢¥«¨ç¨-ë A ¨ B ®¤-®¢à¥¬¥--® ¨§¬¥à¨¬ë, â® áãé¥áâ¢ã¥â ¯®«- - ï á¨á⥬ ¢®«-®¢ëå äã-ªæ¨© n, â ª¨å, çâ® n | ®¤-®¢à¥¬¥--® ᮡá⢥-- ï äã-ªæ¨ï ¨ A^, ¨ B^. •® ⮣¤
X |
X |
X |
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cnab n = cnB^A^ n = B^A^ ; |
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n |
n |
n |
â® ¥áâì |
[A;^ B^] A^B^ − B^A^ = 0: |
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ˆ ®¡à â-®, ¥á«¨ [A;^ B^] = 0, â® A^ ¨ B^ ¬®£ãâ ¨¬¥âì ®¡éãî á¨á⥬ã |
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ᮡá⢥--ëå äã-ªæ¨©. •ãáâì |
a | ᮡá⢥-- ï äã-ªæ¨ï A^: |
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B^A^ a = aB^ a = A^B^ a ; |
â® ¥áâì B^ a | ⮦¥ ᮡá⢥-- ï äã-ªæ¨ï A^ á ᮡá⢥--ë¬ §- ç¥- -¨¥¬ a. …᫨ ᯥªâà -¥¢ë஦¤¥-, ®âáî¤ á«¥¤ã¥â, çâ® B^ a á â®ç- -®áâìî ¤® ¬-®¦¨â¥«ï ᮢ¯ ¤ ¥â á a, â® ¥áâì B^ a = b a, â ª çâ® a, ¤¥©á⢨⥫ì-®, ï¥âáï ᮡá⢥--®© äã-ªæ¨¥© ®¯¥à â®à B^ (á ᮡá⢥--ë¬ §- ç¥-¨¥¬ b). ‚ á«ãç ¥ ¢ë஦¤¥--®£® ᯥªâà ¬®¦-® ¢ë¡à âì â ª¨¥ «¨-¥©-ë¥ ª®¬¡¨- 樨 Pi ci ai ᮡá⢥--ëå äã-ªæ¨© ®¯¥à â®à A^, ª®â®àë¥ ¡ã¤ãâ ®¤-®¢à¥¬¥--® ᮡá⢥--묨 äã-ªæ¨ï-
¬ B^.
• áᬮâà¨â¥ â ª¦¥ á«ãç © a = b = 0.
27
‘®®â-®è¥-¨¥ -¥®¯à¥¤¥«¥--®á⥩
Ž¯à¥¤¥«¨¬ ¤¨á¯¥àá¨î
r
A = h(A − hAi)2i :
•ãáâì íà¬¨â®¢ë ®¯¥à â®àë A^ ¨ B^ -¥ ª®¬¬ãâ¨àãîâ, [A;^ B^] = iC^ ¨ ¤«ï ¯à®áâ®âë hnjA^jni = hnjB^jni = 0. • áᬮâਬ á®áâ®ï-¨¥
jmi = A^ + iB^ jni :
Ÿá-®, çâ®
J( ) = hmjmi = hnj( A^ − iB^)( A^ + iB^)jni =
hnj 2A^2 + i (A^B^ − B^A^) + B^2jni = = 2 A2 − hCi + B2 0 :
Žâáî¤ á«¥¤ã¥â, çâ® A2 B2 1hCi2: ’ ª¨¬ ®¡à §®¬,
4
A B 1jhCij :
2
Š¢ -â®¢ë¥ áª®¡ª¨ •ã áá®-
Ž¯¥à â®à ¯à®¨§¢®¤-®© ¯® ¢à¥¬¥-¨ ddtA^ , ¯® ®¯à¥¤¥«¥-¨î, 㤮¢«¥â¢®- àï¥â ãá«®¢¨î
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10.2.• ©â¨ á®®â-®è¥-¨¥ -¥®¯à¥¤¥«¥--®á⥩ ¤«ï x ¨ K, ¤«ï
U ¨ K, £¤¥ K = p2=(2m).
10.3. „«ï ç áâ¨æë, - 室ï饩áï ¢ á®áâ®ï-¨¨ (x; y; z), - ©â¨ ¢¥- à®ïâ-®áâì ⮣®, çâ® ¥¥ ª®®à¤¨- â x ¨ ¨¬¯ã«ìá py à ᯮ«®¦¥-ë ¢
¯à¥¤¥« å x1 < x < x2; py1 < py < py2. |
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10.4. „«ï £ ¬¨«ìâ®-¨ - H^ |
= p^2=(2m) + U (r) - ©â¨ ª®¬¬ãâ â®à |
[H;^ r]. ˆá¯®«ì§ãï íâ®â १ã«ìâ |
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Ž¡à ⨬ ¢-¨¬ -¨¥ - â®, çâ® ¯à¨ ¡¥áª®-¥ç-® ¬ «®¬ ᤢ¨£¥ a ! 0 ®¯¥à â®à ᤢ¨£ ¨¬¥¥â ¢¨¤
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â® ¥áâì ®¯¥à â®à ¨¬¯ã«ìá p^x ï¥âáï ¨-ä¨-¨â¥§¨¬ «ì-ë¬ ®¯¥à - â®à®¬ ¤«ï ᤢ¨£ ¢¤®«ì ®á¨ x.
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