Hermiteske og ikke-hermiteske operatorer, kommutatorer,
|
|
- Sigrid Kamilla Johansen
- 7 år siden
- Visninger:
Transkript
1 TFY4250/FY2045 Tillegg 1 1 Tillegg 1: Hermiteske og ikke-hermiteske operatorer, kommutatorer, etc a. Reelle forventningsverdier krever Hermiteske operatorer I avsnitt 2.2 i Hemmer kan du først se hvordan kravet om reelle forventningsverdier F for en observabel F fører til at en må kreve at operatoren ˆF som skal representere denne observabelen er hermitesk, dvs oppfyller betingelsen ( ˆF Ψ 1 ) Ψ 2 dτ = Ψ ˆF 1 Ψ 2 dτ, (T1.1) for alle kvadratisk integrerbare funksjoner Ψ 1 og Ψ 2. Dette er en matematisk egenskap ved operatoren ˆF (som sikrer at også egenverdiene til operatoren ˆF er reelle; se avsnitt 2.3.2). Relasjonen ovenfor bør du forsøke å innprente, fordi vi får bruk for den mange ganger i dette kurset. b. Den adjungerte, ˆF, til operatoren ˆF For å skille mellom hermiteske og ikke-hermiteske operatorer må vi ta oss bryet med å lære hva som menes med den adjungerte, ˆF (uttales F-kors eller F-dagger ), til en operator ˆF. Denne defineres ved ligningen Ψ 1 ˆF Ψ 2 dτ def = ( ˆF Ψ 1 ) Ψ 2 dτ, ( kvadratisk integrerbare) Ψ 1 og Ψ 2. (T1.2) For å skjønne meningen med denne definisjonen kan vi gå rett på et eksempel: Den adjungerte til operatoren ˆF = /x, altså (/x), er definert ved Ψ 1 ( ) Ψ 2 dτ def = x x Ψ 1 Ψ 2 dτ. Javel. Hvordan finner vi så den adjungerte, (/x)? Svar: Ved å ta utgangspunkt i uttrykket på høyre side og manipulere matematisk til vi har et uttrykk med formen på venstre side. Resultatet av disse manipulasjonene blir en operator som virker på Ψ 2, og denne operatoren er pr def den adjungerte av /x. I dette eksemplet trenger vi essensielt bare å gjøre en delvis integrasjon: ( x Ψ 1) Ψ 2 dx = [ Ψ ] x= 1 Ψ 2 Ψ x= 1 x Ψ 2dx. Her er randuttrykket lik null fordi kvadratisk integrerbare funksjoner må gå mot null for x ±. Dersom det er aktuelt med flere variable (y og z i tillegg til x), kan vi godt integrere også over y og z i ligningen over, og har altså generelt: Ψ 1 Ψ 2 dτ def = ( x x Ψ 1) Ψ 2 dτ = Ψ 1 ( x )Ψ 2dτ.
2 TFY4250/FY2045 Tillegg 1 2 Ut fra definisjonen til å begynne med kan vi da si at den adjungerte til operatoren /x er = x x. Dette illustrerer at adjungering (i alminnelighet) ikke er det samme som komplekskonjugering, så disse operasjonene må vi skille mellom. Og det viser at operatoren /x ikke er hermitesk. For at en operator ˆF skal være hermitesk, må operatoren ˆF som er resultatet av manipulasjonene være identisk med ˆF, dvs selvadjungert som vi sier (slik at ligningen øverst side 1 er oppfylt): ˆF = ˆF (selvadjungert=hermitesk). Det er nå en enkel sak å kontrollere hermitesitetsegenskapene til de vanlige operatorene vi bruker. Eksempelvis representeres posisjonen x av operatoren ˆx = x, den potensielle energien representeres av den reelle operatoren V (x), osv. Det er lett å se at både x og V (x) er hermiteske. Vi har nemlig generelt for en kompleks funksjon g(x) (eller kompleks konstant c) [g(x)ψ 1 ] Ψ 2 dτ = Ψ 1 g (x) Ψ 2 dτ, dvs c = c [g(x)] = g (x), og (c en kompleks konstant). (Så i dette tilfellet er adjungering det samme som komplekskonjugering). Fra denne har vi (siden x og V (x) er reelle) x = x = x, [V (x)] = V (x) (den reelle potensielle energien), For å kunne nøste videre på dette kan vi la  og ˆB være to generelle operatorer. Fra definisjonen av den adjungerte har vi da straks at Ψ 1 ( ˆB) Ψ 2 dτ def = som gir den enkle regelen [Â( ˆBΨ 1 )] Ψ 2 dτ = ( ˆBΨ 1 ) (Â Ψ 2 )dτ = Ψ ˆB 1 Â Ψ 2 dτ, (T1.3) ( ˆB) = ˆB Â. (T1.4) Vha denne kan du også lett finne den adjungerte til produktet av tre operatorer, osv. Merk at rekkefølgen av to operatorer generelt er viktig. (Unntaket er når de kommuterer, dvs når rekkefølgen er uten betydning.) Denne regelen kan vi bruke til å vise at f.eks impulsoperatorene (og multipla av disse) er hermiteske: ˆp x = ( h i x ) = ( ( h x ) i ) = x ( h i ) = h i x = ˆp x, Videre er det lett å se at (ˆp xˆp x ) = ˆp xˆp x = ˆp xˆp x, ( + ˆB) =  + ˆB, osv.
3 TFY4250/FY2045 Tillegg 1 3 og da er det ikke vanskelig å overbevise seg om at også Hamilton-operatoren er hermitesk, slik vi må forlange av operatoren som skal representere observabelen E = K + V : Ĥ = [ ] ˆp 2 x 2m + V (x) = Ĥ. En liten oppgave:1. Vis at operatoren xˆp x er ikke-hermitesk. 2. Vis at operatoren 1 2 (xˆp x + ˆp x x) er hermitesk. c. Kommuterende og ikke-kommuterende operatorer Rekkefølgen av operatorer er generelt viktig, unntatt når de kommuterer, dvs når kommutatoren er lik null. Som du kan se side 25 i Hemmer er det lett å vise at (xˆp x ˆp x x)f (x, y, z) [x, ˆp x ]F (x, y, z) = i h F (x, y, z) for en vilkårlig funksjon F. Operator-identiteten xˆp x ˆp x x [x, ˆp x ] = i h, (T1.5) eller mer generelt [x k, ˆp l ] = i h δ kl, spiller en sentral rolle i kvantemekanikken. I øving 1 kan du se hvordan kommutatoren [x, ˆp x ] = i h (bl.a.) kan brukes til å utlede Heisenbergs uskarphetsrelasjon, ( x) ψ ( p x ) ψ 1 2 h, kvadratisk integrerbare ψ. (T1.6) Moralen er mer generelt (se avsn. 4.5 i Hemmer) at når operatorene  og ˆB (som svarer til to observable A og B) ikke kommuterer, så kan de to observablene ikke ha skarpe verdier samtidig. Det kan vises at ( A)( B) 1 2 i[ Â, ˆB], som er en generalisert uskarphetsrelasjon. Noen enkle regneregler for kommutatorer: [ + ˆB, Ĉ + D] = ( + ˆB)(Ĉ + D) (Ĉ + D)( + ˆB) = [Â, Ĉ] + [Â, D] + [ ˆB, Ĉ] + [ ˆB, D]; (T1.7) [Â, ˆBĈ] = [Â, ˆB]Ĉ + ˆB[Â, Ĉ] (T1.8) [ ˆB, Ĉ] = Â[ ˆB, Ĉ] + [Â, Ĉ] ˆB. De to siste er lette å kontrollere ved å regne baklengs. Det er også lett å vise Jakobis identitet: [Â, [ ˆB, Ĉ]] + [ ˆB, [Ĉ, Â]] + [Ĉ, [Â, ˆB]] = 0. (T1.9)
4 TFY4250/FY2045 Tillegg 1 4 Eksempel 1 For å undersøke om operatoren ˆL z = xˆp y yˆp x er hermitesk kan vi adjungere den. Siden x og ˆp y er hermiteske og kommuterer, finner vi at ˆL z er selvadjungert, ˆL z = (xˆp y yˆp x ) = ˆp yx ˆp xy = ˆp y x ˆp x y = xˆp y yˆp x = ˆL z, dvs hermitesk, slik vi må forlange av en operator som skal representere en fysisk observabel. Eksempel 2 Vha (T1.7) kan vi beregne kommutatoren mellom ˆL x og ˆL y : [ˆL x, ˆL y ] = [yˆp z z ˆp y, z ˆp x xˆp z ] = [yˆp z, z ˆp x ] [z ˆp y, z ˆp x ] [yˆp z, xˆp z ] + [z ˆp y, xˆp z ]. I den første kommutatoren kommuterer både y og ˆp x med z (og med hverandre). Slik finner vi at [yˆp z, z ˆp x ] = yˆp z z ˆp x z ˆp x yˆp z = yˆp x (ˆp z z z ˆp z ) = yˆp x [ˆp z, z] = i h yˆp x, og videre at [z ˆp y, z ˆp x ] = 0, [yˆp z, xˆp z ] = 0, [z ˆp y, xˆp z ] = i h xˆp y. Ved å regne på denne måten finner vi den såkalte dreieimpulsalgebraen: [ˆL x, ˆL y ] = i hˆl z, [ˆL y, ˆL z ] = i h ˆL x, (T1.10) Vha disse relasjonene er det lett å vise at og på tilsvarende måte at [ˆL z, ˆL x ] = i h ˆL y. [ˆL 2 x, ˆL z ] = ˆL x [ˆL x, ˆL z ] + [ˆL x, ˆL z ]ˆL x = ˆL x ( i hˆl y ) + ( i hˆl y )ˆL x, [ˆL 2 y, ˆL z ] = ˆL y (i hˆl x ) + (i hˆl x )ˆL y, mens [ˆL 2 z, ˆL z ] selvsagt er lik null. Tilsammen gir dette [ˆL 2, ˆL z ] = [ˆL 2 x + ˆL 2 y + ˆL 2 z, ˆL z ] = 0, q.e.d. (T1.11) Som du sikkert husker, betyr dette at det eksisterer simultane egenfunksjoner til ˆL 2 og f.eks ˆL z. I en slik tilstand er usikkerhetene i observablene L 2 og L z lik null. Moralen er altså at størrelsen ( L ) av dreieimpulsen L for en partikkel kan være skarpt definert samtidig med én av komponentene, f.eks L z.
5 TFY4250/FY2045 Tillegg 1 5 Derimot følger det fra dreieimpulsalgebraen (T1.10) og den generaliserte uskarphetsrelasjonen, ( F ) Ψ ( G) Ψ 1 i[ ˆF, Ĝ] (kvadratisk integrerbare) Ψ, (T1.12) 2 Ψ at de målbare komponentene L x, L y og L z av dreieimpulsen L til en partikkel ikke kan ha skarpe verdier samtidig for en fysisk tilstand (fordi operatorene ikke kommuterer). Dette bryter med våre klassisk mekaniske forestillinger. Jf. jordas banedreieimpuls med hensyn på sola, L = r p, som har en veldefinert størrelse og retning (vinkelrett på baneplanet). Det samme er altså ikke mulig for eksempel for elektronet i hydrogenatomet.
EKSAMEN I SIF4048 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Tirsdag 13. august 2002 kl
Side 1 av 4 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk Faglig kontakt under eksamen: Margareth Nupen, tel. 73 55 96 4 Ingjald Øverbø, tel. 73 59 18 67 EKSAMEN I SIF4048 KJEMISK
DetaljerA.3.e: Ortogonale egenfunksjonssett
TFY4250/FY2045 Tillegg 2 1 Tillegg 2: A.3.e: Ortogonale egenfunksjonssett Ikke-degenererte egenverdier La oss først anta at en operator ˆF har et diskret og ikke-degeneret spektrum. Det siste betyr at
DetaljerA.5 Stasjonære og ikke-stasjonære tilstander
TFY4250/FY2045 Tillegg 4 - Stasjonære og ikke-stasjonære tilstander 1 Tillegg 4: A.5 Stasjonære og ikke-stasjonære tilstander a. Stasjonære tilstander (Hemmer p 26, Griffiths p 21) Vi har i TFY4215 (se
Detaljer4. Viktige kvantemekaniske teoremer
FY1006/TFY4215 Tillegg 4 1 TILLEGG 4 4. Viktige kvantemekaniske teoremer Før vi i neste kapittel går løs på treimensjonale potensialer, skal vi i kapittel 4 i ette kurset gå gjennom noen viktige kvantemekaniske
DetaljerFY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, øving 5 1 ØVING 5
FY045/TFY450 Kvantemekanikk I, 0 - øving 5 ØVING 5 Oppgave 0 α-desintegrasjon α-sdesintegrasjon er en prosess hvor en radioaktiv opphavs -kjerne (parent nucleus) desintegrerer (henfaller) til en datter
Detaljer4. Viktige kvantemekaniske teoremer
FY1006/TFY4215 Tillegg 4 1 TILLEGG 4 4. Viktige kvantemekaniske teoremer Før vi i neste kapittel går løs på treimensjonale potensialer, skal vi i kapittel 4 i ette kurset gå gjennom noen viktige kvantemekaniske
DetaljerLøsningsforslag Konte-eksamen 13. august 2002 SIF4048 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk
ppgave Løsningsforslag Konte-eksamen 3. august SIF8 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk a. Da sannsynlighetstettheten Ψ(x, ) mω/π h exp( mωx / h) er symmetrisk med hensyn på origo, er forventningsverdien
DetaljerEKSAMENSOPPGAVE. Tillatte hjelpemidler: K. Rottmann: Matematisk Formelsamling Lommekalkulator med tomt minne
EKSAMENSOPPGAVE Eksamen i: FYS-000 Kvantemekanikk Dato: Mandag 6. september 016 Tid: Kl 09:00 1:00 Sted: Auditorium Maximum, Administrasjonsbygget Tillatte hjelpemidler: K. Rottmann: Matematisk Formelsamling
DetaljerFasit TFY4215/FY1006 Innføring i kvantefysikk Vår 2015
Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Fasit TFY4215/FY1006 Innføring i kvantefysikk Vår 2015 Faglærar: Professor Jens O. Andersen Institutt for Fysikk, NTNU Mandag 27. mai 2015 kl.
DetaljerFasit TFY4215/FY1006 Innføring i kvantemekanikk august 2014
NTNU Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Fasit TFY4215/FY1006 Innføring i kvantemekanikk august 2014 Faglærar: Professor Jens O. Andersen Institutt for Fysikk, NTNU Telefon: 73593131
DetaljerLøsningsforslag Eksamen 1.juni 2004 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk
Eksamen TFY45. juni 004 - løsningsforslag Oppgave Løsningsforslag Eksamen.juni 004 TFY45 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk a. Bundne energiegentilstander i et éndimensjonalt potensial er ikke-degenererte
DetaljerUNIVERSITETET I OSLO
UNIVERSITETET I OSLO Side Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i: FYS40 Kvantefysikk Eksamensdag: 6. august 03 Tid for eksamen: 4.30 (4 timer) Oppgavesettet er på 5 (fem) sider Vedlegg:
DetaljerEksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Tid:
Side 1 av 6 Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for fysikk Faglig kontakt under eksamen: Navn: Jan Myrheim Telefon: 73 59 36 53 (mobil 90 07 51 72) Sensurfrist: Tirsdag 12. juni 2007
DetaljerLøsningsforslag Konte-eksamen 2. august 2003 SIF4048 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk
Konte-eksamen SIF448.aug. 3 - løsningsforslag 1 Oppgave 1 a. Hamilton-operatoren er Løsningsforslag Konte-eksamen. august 3 SIF448 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk Ĥ = h m x + V (x), og den tidsuavhengige
DetaljerLøsningsforslag Eksamen 28. mai 2003 SIF4048 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk
Eksamen SIF4048 8.05.03 - løsningsforslag 1 Oppgave 1 Løsningsforslag Eksamen 8. mai 003 SIF4048 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk a. Da sannsynlighetstettheten Ψ(x, 0) = β/π exp( βx ) er symmetrisk med
Detaljer2. Fundamentale prinsipper
TFY4215 Tillegg 2 1 Dette notatet leses med fordel parallelt med kapittel 2 i Hemmer. TILLEGG 2 2. Fundamentale prinsipper Kapittel 2 i dette kurset Fundamentale prinsipper dekkes av Tillegg 2, som du
Detaljer2. Fundamentale prinsipper
FY1006/TFY4215 Tillegg 2 1 Dette notatet skal leses parallelt med kapittel 2 i Hemmer. TILLEGG 2 2. Fundamentale prinsipper Kapittel 2 i dette kurset Fundamentale prinsipper dekkes av Tillegg 2, som du
DetaljerNTNU Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Løysingsframlegg prøveeksamen TFY4215/FY1006 Innføring i Kvantemekanikk
NTNU Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk øysingsframlegg prøveeksamen TFY4215/FY1006 Innføring i Kvantemekanikk Faglærar: Professor Jens O. Andersen Institutt for Fysikk, NTNU Telefon:
DetaljerFasit Kontekesamen TFY4215/FY1006 Innføring i kvantefysikk 2015
Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Fasit Kontekesamen TFY415/FY16 Innføring i kvantefysikk 15 Faglærar: Professor Jens O. Andersen Institutt for Fysikk, NTNU August 15 kl. 9.-13.
DetaljerFY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 8 1 LØSNING ØVING 8
FY045/TFY450 Kvantemekanikk I, løsning øving 8 1 Løsning oppgave 8 1 LØSNING ØVING 8 Koherente tilstander for harmonisk oscillator a. Utviklingen (3) er en superposisjon av stasjonære tilstander for oscillatoren,
DetaljerTFY4215 Innføring i kvantefysikk - Løsning øving 1 1 LØSNING ØVING 1
TFY425 Innføring i kvantefysikk - Løsning øving Løsning oppgave a. LØSNING ØVING Vi merker oss at sannsynlighetstettheten, Ψ(x, t) 2 = A 2 e 2λ x, er symmetrisk med hensyn på origo. For normeringsintegralet
DetaljerTFY4215 Innføring i kvantefysikk - Øving 2 1 ØVING 2. Krumningsegenskaper for endimensjonale energiegenfunksjoner
TFY415 Innføring i kvantefysikk - Øving 1 Oppgave 5 ØVING Krumningsegenskaper for endimensjonale energiegenfunksjoner En partikkel med masse m beveger seg i et endimensjonalt potensial V (x). Partikkelen
DetaljerOppgave 1. NORSK TEKST Side 1 av 4. NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk
NORSK TEKST Side 1 av 4 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk Faglig kontakt under eksamen: Margareth Nupen, tel. 7 55 96 4 Ingjald Øverbø, tel. 7 59 18 67 EKSAMEN I TFY415
DetaljerPensum og kursopplegg for FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk
FY1006/TFY4215 våren 2012 - pensum og kursopplegg 1 Pensum og kursopplegg for FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk våren 2012 Litt om de to emnene De to emnene FY1006 og TFY4215 er identiske både når
DetaljerTFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk - Øving 1 1 ØVING 1. En liten briefing om forventningsverdier, usikkerheter osv
TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk - Øving 1 1 Frist for innlevering: mandag 26. januar ØVING 1 En liten briefing om forventningsverdier, usikkerheter osv Eksempel: Terningkast Ved terningkast er
DetaljerFY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 2 1 LØSNING ØVING 2
FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 2 1 LØSNING ØVING 2 Oppgave 2 1 LØSNING nesten en posisjonsegentilstand a Siden den Gaussiske sannsynlighetstettheten ψ(x) 2 = 2β/π exp( 2β(x a) 2 ) symmetrisk
DetaljerFY1006/TFY Løsning øving 3 1 LØSNING ØVING 3. Ikke-stasjonær bokstilstand
FY006/TFY45 - Løsning øving 3 Løsning oppgave 8 LØSNING ØVING 3 Ikke-stasjonær bokstilstand a. For 0 < x < L er potensialet i boksen lik null, slik at Hamilton-operatoren har formen Ĥ = K + V (x) = ( h
DetaljerFasit TFY4215/FY1006 Innføring i kvantefysikk Vår 2015
Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Fasit TFY4215/FY1006 Innføring i kvantefysikk Vår 2015 Faglærar: Professor Jens O. Andersen Institutt for Fysikk, NTNU Mandag 27. mai 2015 kl.
DetaljerOppgave 2 Vi ser på et éndimensjonalt system hvor en av de stasjonære tilstandene ψ(x) er gitt som { 0 for x < 0, ψ(x) = Ne ax (1 e ax (1)
Oppgave Gjør kort rede for hva den fotoelektriske effekt er, hva slags konklusjoner man kunne trekke fra observasjoner av denne i kvantefysikkens fødsel, og beskriv et eksperiment som kan observere og
DetaljerKursopplegg for TFY4250 og FY2045
TFY4250 Atom- og molekylfysikk/fy2045 Kvantefysikk, høsten 2004 - kursopplegg 1 Kursopplegg for TFY4250 og FY2045 Felles undervisning i to emner De to emnene TFY4250 Atom- og molekylfysikk for teknologistudiet,
DetaljerFY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Øving 2 1 ØVING 2. Krumningseigenskapar for eindimensjonale energieigenfunksjonar
FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Øving 2 1 Frist for innlevering: tirsdag 3. februar Oppgave 1 ØVING 2 Krumningseigenskapar for eindimensjonale energieigenfunksjonar Ein partikkel med masse m
DetaljerKursopplegg for TFY4250 og FY2045
TFY4250 Atom- og molekylfysikk/fy2045 Kvantefysikk, høsten 2007 - kursopplegg 1 Kursopplegg for TFY4250 og FY2045 (under utarbeidelse) Pensum-litteratur PC Hemmers Kvantemekanikk er et must. En annen god
DetaljerLøsning, eksamen TFY4205 Kvantemekanikk II Torsdag 8. desember 2011
Løsning, eksamen TFY45 Kvantemekanikk II Torsdag 8. desember a) Et kort og fullgodt svar er at en stasjonær tilstand ψ er en løsning av den tidsuavhengige Schrödingerligningen H ψ E ψ, () der H er Hamilton-operatoren
DetaljerTFY Løsning øving 7 1 LØSNING ØVING 7. 3-dimensjonal isotrop harmonisk oscillator
TFY415 - Løsning øving 7 1 Løsning oppgave a. Med z = r cos θ har vi at LØSNING ØVING 7 3-dimensjonal isotrop harmonisk oscillator ψ 1 = C C 1 e mωr / h r cos θ, som er uavhengig av asimutvinkelen φ, dvs
Detaljer11 Harmonisk oscillator og dreieimpuls vha operatoralgebra
TFY4250/FY2045 Tillegg 11 - Harmonisk oscillator og dreieimpuls operatoralgebra 1 TILLEGG 11 11 Harmonisk oscillator og dreieimpuls vha operatoralgebra I Tillegg 3 er den harmoniske oscillatoren gitt en
DetaljerObligatorisk oppgave nr 4 FYS Lars Kristian Henriksen UiO
Obligatorisk oppgave nr 4 FYS-13 Lars Kristian Henriksen UiO. februar 15 Oppgave 1 Vi betrakter bølgefunksjonen Ψ(x, t) Ae λ x e iωt hvor A, λ og ω er positive reelle konstanter. a) Finn normaliseringen
DetaljerFY1006/TFY Løsning øving 9 1 LØSNING ØVING 9
FY1006/TFY415 - Løsning øving 9 1 Løsning oppgave Numerisk løsning av den tidsuavhengige Schrödingerligningen LØSNING ØVING 9 a. Alle leddene i (1) har selvsagt samme dimensjon. Ved å dividere ligningen
DetaljerFY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 4 1 LØSNING ØVING 4
FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 4 1 Løsning oppgave 4 1 LØSNING ØVING 4 Elektron i potensial med to δ-funksjoner a En delta-brønn er grensen av en veldig dyp og veldig trang brønn Inne i
DetaljerFasit Kontekesamen TFY4215/FY1006 Innføring i kvantefysikk 2015
Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Fasit Kontekesamen TFY415/FY16 Innføring i kvantefysikk 15 Faglærar: Professor Jens O. Andersen Institutt for Fysikk, NTNU August 15 kl. 9.-13.
DetaljerLøsningsforslag Matematisk fysikk, 28. mai 2001
Løsningsforslag Matematisk fysikk, 8. mai Oppgave a) Det er trykkfeil i oppgaven. Riktig uttrykk er Vi har sin n θ = π cosx sin θ) = π π = n= n= n= = J x). π n n!). ) n x sin θ) n n= ) n x n ) n x n )
DetaljerEin par(kkel i 3 dimensjonar
Ein par(kkel i 3 dimensjonar Kvantemekanisk beskrivelse av ein par0kkel som kan bevege seg i 3 dimensjonar Bølgjefunksjon: Ψ(x, y, z, t) =Ψ(r, t) Ψ(x, y, z, t) dx dy dz Tolking: er sannsynlegheiten for,
DetaljerFY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 13 1 LØSNING ØVING 13. V (x, t) = xf (t) = xf 0 e t2 /τ 2.
FY045/TFY450 Kvantemekanikk I, løsning øving 13 1 Løsning Oppgave 13 1 LØSNING ØVING 13 Transient perturbasjon av harmonisk oscillator a. Med kraften F (t) = qe(t) = F 0 exp( t /τ ) og sammenhengen F (t)
DetaljerUNIVERSITETET I OSLO Det matematisk naturvitenskapelige fakultet
UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk naturvitenskapelige fakultet Deleksamen i: KJM1060 Struktur og spektroskopi Eksamensdag: 14 oktober 2004 Tid for eksamen: kl. 15:00 17:00 Oppgavesettet er på 2sider.
Detaljer4. Viktige kvantemekaniske teoremer
FY1006/TFY4215 Tillegg 4 1 TILLEGG 4 4. Viktige kvantemekaniske teoremer Før vi i neste kapittel går løs på treimensjonale potensialer, skal vi i kapittel 4 i ette kurset gå gjennom noen viktige kvantemekaniske
DetaljerLøsningsforslag Eksamen 13. august 2011 FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk
Eksamen FY1006/TFY415 13. august 011 - løsningsforslag 1 Oppgave 1 Løsningsforslag Eksamen 13. august 011 FY1006/TFY415 Innføring i kvantefysikk a. Fra den tidsuavhengige Schrödingerligningen har vi for
DetaljerEksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Fredag 30. mai 2008 Tid: a 0 = 4πǫ 0 h 2 /(e 2 m e ) = 5, m
Side av 6 Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for fysikk Faglig kontakt under eksamen: Navn: Jan Myrheim Telefon: 73 59 36 53 (mobil 90 07 5 7 Sensurfrist: Fredag 0 juni 008 Eksamen
DetaljerEKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Mandag 23. mai 2005 kl
NORSK TEKST Side 1 av 4 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk Faglig kontakt under eksamen: Margareth Nupen, tel. 7 55 96 42 Ingjald Øverbø, tel. 7 59 18 67, eller 9701255
DetaljerB.1 Generelle egenskaper til energiegenfunksjoner
TFY4250/FY2045 Tillegg 6 - Generelle egenskaper til energiegenfunksjoner 1 Tillegg 6: Noe av stoffet i dette Tillegget er repetisjon fra Tillegg 3 i TFY4215. B.1 Generelle egenskaper til energiegenfunksjoner
DetaljerLøsningsforslag Eksamen 8. august 2011 FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I
Eksamen FY45/TFY45 8. august - løsningsforslag Oppgave Løsningsforslag Eksamen 8. august FY45/TFY45 Kvantemekanikk I a. For E < V blir området x > klassisk forbudt, og den tidsuavhengige Schrödingerligningen
DetaljerFY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Øving 1 1 ØVING 1. En liten briefing om forventningsverdier, usikkerheter osv
FY16/TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Øving 1 1 Frist for innlevering: mandag 28. januar (jf Åre) ØVING 1 En liten briefing om forventningsverdier, usikkerheter osv Eksempel: Terningkast Ved terningkast
Detaljer13 Addisjon av dreieimpulser
TFY450/FY045 Tillegg 13 - Addisjon av dreieimpulser 1 TILLEGG 13 13 Addisjon av dreieimpulser (8.4 i Hemmer, 6.10 i B&J, 4.4 i Griffiths) Begrepet Addisjon av dreieimpulser kommer inn i bildet når vi ser
DetaljerTFY Løsning øving 4 1 LØSNING ØVING 4. Vibrerende to-partikkelsystem
TFY45 - Løsning øving 4 Løsning oppgave 3 LØSNING ØVING 4 Vibrerende to-partikkelsystem a. Vi kontrollerer først at kreftene på de to massene kommer ut som annonsert: F V V k(x l) og F V V k(x l), som
DetaljerEn partikkel med masse m befinner seg i et éndimensjonalt, asymmetrisk brønnpotensial
NORSK TEKST Side av 5 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tel. 7 59 8 67, eller 9755 EKSAMEN I TFY45 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK
DetaljerFY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, øving 6 1 ØVING 6. Fermi-impulser og -energier
FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, 2012 - øving 6 1 ØVING 6 Oppgave 6 1 Fermi-impulser og -energier a. Anta at en ideell gass av N (ikke-vekselvirkende) spinn- 1 -fermioner befinner seg i grunntilstanden
DetaljerEKSAMENSOPPGAVE. FYS 2000, Kvantemekanikk Dato: 7. Juni 2017 Klokkeslett: 9:00-13:00 Sted: Tillatte hjelpemidler: rute.
EKSAMENSOPPGAVE Eksamen i: FYS 2000, Kvantemekanikk Dato: 7. Juni 2017 Klokkeslett: 9:00-13:00 Sted: Tillatte hjelpemidler: ett handskrevet A4-ark(2 sider med egne notater, samt K. Rottmann: Matematisk
DetaljerØVING 2. Krumningseigenskapar for eindimensjonale energieigenfunksjonar. h2 + V (x). (0.1) 2m dx 2
FY006/TFY45 Innføring i kvantefysikk - Øving Frist for innlevering: tirsdag 4. februar Oppgave ØVING Krumningseigenskapar for eindimensjonale energieigenfunksjonar Ein partikkel med masse m bevegar seg
DetaljerLøsningsforslag Eksamen 26. mai 2006 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk
Eksamen TFY415 6. mai 006 - løsningsforslag 1 Oppgave 1 Løsningsforslag Eksamen 6. mai 006 TFY415 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk a. For bundne tilstander i én dimensjon er degenerasjonsgraden lik 1;
DetaljerFY1006/TFY Øving 7 1 ØVING 7
FY1006/TFY4215 - Øving 7 1 Frist for innlevering: 5. mars kl 17 ØVING 7 Den første oppgaven dreier seg om den tredimensjonale oscillatoren, som behandles i starten av Tillegg 5, og som vi skal gå gjennom
DetaljerSamandrag TFY 4215/FY1006 Innføring i kvantemekanikk Vår 2014
NTNU Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Samandrag TFY 425/FY006 Innføring i kvantemekanikk Vår 204 Faglærar: Professor Jens O. Andersen Institutt for Fysikk, NTNU Telefon: 735933
DetaljerKontinuasjonseksamen TFY4215/FY1006 Innføring i kvantemekanikk august 2013
NTNU Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Kontinuasjonseksamen TFY45/FY006 Innføring i kvantemekanikk august 03 Faglærar: Professor Jens O. Andersen Institutt for Fysikk, NTNU Telefon:
DetaljerTFY Løsning øving 6 1 LØSNING ØVING 6. Grunntilstanden i hydrogenlignende atom
TFY45 - Løsning øving 6 Løsning oppgave 8 LØSNING ØVING 6 Grunntilstanden i hydrogenlignende atom a. Vi merker oss først at vinkelderivasjonene i Laplace-operatoren gir null bidrag til ψ, siden ψ(r) ikke
DetaljerFY1006/TFY Øving 3 1 ØVING 3. Gjør unna så mye du kan av dette før veiledningstimene, slik at disse kan brukes på utfordringene i denne øvingen.
FY006/TFY45 - Øving 3 ØVING 3 Gjør unna så mye du kan av dette før veiledningstimene, slik at disse kan brukes på utfordringene i denne øvingen. Oppgave 8 Ikke-stasjonær bokstilstand En partikkel med masse
DetaljerTFY Øving 7 1 ØVING 7. 3-dimensjonal isotrop harmonisk oscillator
TFY4215 - Øving 7 1 Oppgave 20 ØVING 7 -dimensjonal isotrop harmonisk oscillator Vi har tidligere studert egenfunksjonen (orbitalen) for grunntilstanden i hydrogenlignende atomer, og skal senere sette
DetaljerTFY Øving 8 1 ØVING 8
TFY4215 - Øving 8 1 ØVING 8 Mye av poenget med oppgave 2 er å øke fortroligheten med orbitaler, som er bølgefunksjoner i tre dimensjoner. Fordi spørsmålene/oppdragene er spredt litt rundt omkring, markeres
DetaljerEksamen FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Løsninger
Eksamen FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag. mai 007 Løsninger 1a Et hydrogenlikt atom har ett elektron med masse m og ladning e som er bundet til en atomkjerne med ladning Ze. Siden kjernen har
DetaljerKJM Molekylmodellering
KJM3600 - Molekylmodellering Vebjørn Bakken Kjemisk institutt, UiO KJM3600 - Molekylmodellering p.1/29 Introduksjon Introduksjon p.2/29 Introduksjon p.3/29 Molekylmodellering Flere navn på moderne teoretisk
DetaljerLØSNING EKSTRAØVING 2
TFY415 - løsning Ekstraøving 1 Oppgave 9 LØSNING EKSTRAØVING hydrogenlignende atom a. For Z = 55 finner vi de tre målene for radien til grunntilstanden ψ 100 vha formlene side 110 i Hemmer: 1/r 1 = a =
DetaljerLøsning, eksamen TFY4205 Kvantemekanikk II Mandag 13. august 2012
Løsning, eksamen TFY4205 Kvantemekanikk II Mandag 13 august 2012 1a) Kravene at både ψ og ψ er kontinuerlige der potensialet er diskontinuerlig, følger av Schrödingerligningen 2 2m ψ x) + V x)ψx) = Eψx)
DetaljerFYS2140 Kvantefysikk, Obligatorisk oppgave 10. Nicolai Kristen Solheim, Gruppe 2
FYS2140 Kvantefysikk, Obligatorisk oppgave 10 Nicolai Kristen Solheim, Gruppe 2 Obligatorisk oppgave 10 Oppgave 1 a) Ligningene 1, 2 og 3 er egenverdifunksjoner, mens ligning 4 er en deltafunksjon. b)
Detaljerψ(x) 2 dx = 1. (3) For det siste integralet har vi brukt fra Rottmann at
Det er mulig å oppnå i alt 80 poeng på denne eksamen. Oppgave er inspirert av en tidligere eksamensoppgaver gitt ved NTNU, laget av Ingjald Øverbø og Jon Andreas Støvneng. Oppgave 1 En-dimensjonal harmonisk
DetaljerLøsningsforslag for FYS2140 Kvantemekanikk, Tirsdag 29. mai 2018
Løsningsforslag for FYS40 Kvantemekanikk, Tirsdag 9. mai 08 Oppgave : Fotoelektrisk effekt Millikan utførte følgende eksperiment: En metallplate ble bestrålt med monokromatisk lys. De utsendte fotoelektronene
DetaljerUNIVERSITETET I OSLO
UNIVERSITETET I OSLO Side Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i: FYS4 Kvantefysikk Eksamensdag: 8. juni 5 Tid for eksamen: 9. (4 timer) Oppgavesettet er på fem (5) sider Vedlegg: Ingen
DetaljerFYS2140 Kvantefysikk, Oblig 11. Sindre Rannem Bilden og Gruppe 4
FYS2140 Kvantefysikk, Oblig 11 Sindre Rannem Bilden og Gruppe 4 30. april 2015 Obliger i FYS2140 merkes med navn og gruppenummer! Denne obligen er satt sammen av den første delen av eksamen våren 2010
Detaljer(θ,φ) er de sfæriske harmoniske. Disse løsningene har energiene 1. = nm, (4) x = rsinθcosφ, (6) y = rsinθsinφ, (7) z = rcosθ, (8) 1 r 2 sinθ
Oppgave 1 Variasjoner over hydrogen Løsningen av den tidsuavhengige Schrødingerligningen for potensialet til hydrogenatomet Vr) = k ee r, 1) er som kjent ψ nlm r,θ,φ) = R nl r)yl m θ,φ), ) hvor R nl r)
DetaljerNORSK TEKST Side 1 av 4. Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller
NORSK TEKST Side av 4 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf 73 59 8 67, eller 972355 EKSAMEN I FY245/TFY425 KVANTEMEKANIKK
DetaljerLøsningsforslag Eksamen 8. august 2009 TFY4250 Atom- og molekylfysikk
Eksamen TFY425 8. august 29 - løsningsforslag Oppgave Løsningsforslag Eksamen 8. august 29 TFY425 Atom- og molekylfysikk a. For β = har vi en ordinær boks fra x = til x = L. Energiegenfunksjonene har formen
DetaljerEKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Lørdag 8. august 2009 kl
NORSK TEKST Side av 4 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf 73 59 8 67, eller 9702355 EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK
DetaljerLøsningsforslag for FYS2140 Kvantefysikk, Mandag 3. juni 2019
Løsningsforslag for FYS210 Kvantefysikk, Mandag 3. juni 201 Oppgave 1: Stern-Gerlach-eksperimentet og atomet Stern-Gerlach-eksperimentet fra 122 var ment å teste Bohrs atommodell om at angulærmomentet
DetaljerFY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk, - Ekstraøving 2 1. Ekstraøving 2. = 1 2 (3n2 l 2 l), = 1 n 2, 1 n 3 (l ), 1 n 3 l(l + 1.
FY006/TFY45 Innføring i kvantefysikk, - Ekstraøving Frist for innlevering (Til I.Ø.): 7. mai kl 7 Oppgave 9 hydrogenlignende atom Ekstraøving I denne oppgaven ser vi på et hydrogenlignende atom, der et
DetaljerKursopplegg for FY2045 og TFY4250 KVANTEMEKANIKK I
FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, kursopplegg 1 Kursopplegg for FY2045 og TFY4250 KVANTEMEKANIKK I Pensum-litteratur PC Hemmers Kvantemekanikk er et must. En annen god bok er Quantum Mechanics, av B.H.
DetaljerFYS2140 Kvantefysikk, Hjemmeeksamen V Leveringsfrist fredag 20. mars kl.14:45 (før ekspedisjonen stenger!!!)
FYS2140 Kvantefysikk, Hjemmeeksamen V-2009 Leveringsfrist fredag 20. mars kl.14:45 (før ekspedisjonen stenger!!!) 9. mars 2009 Viktig info les: Merk besvarelsen med kandidatnummer, ikke navn! Lever og
DetaljerUNIVERSITETET I OSLO
UNIVERSITETET I OSLO Side Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i: FYS240 Kvantefysikk Eksamensdag: 3. juni 206 Tid for eksamen: 09.00 4 timer) Oppgavesettet er på fem 5) sider Vedlegg: Ingen
DetaljerEKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: Fys-2000 Kvantemekanikk Dato: 5. juni 2013 Tid: Kl Sted: Åsgårdveien 9. og fysikk, lommekalkulator
FAKUTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOOGI EKSAMENSOPPGAVE Eksamen i: Fys-2000 Kvantemekanikk Dato: 5. juni 2013 Tid: Kl 09.00-13.00 Sted: Åsgårdveien 9 Tillatte hjelpemidler: Formelsamlinger i matematikk
DetaljerFY1006/TFY Løsning øving 8 1 LØSNING ØVING 8. a. (a1): Ved kontroll av egenverdiene kan vi se bort fra normeringsfaktorene.
FY16/TFY415 - Løsning øving 8 1 Løsning oppgave 3 Vinkelfunksjoner, radialfunksjoner og orbitaler for hydrogenlignende system LØSNING ØVING 8 a. (a1: Ved kontroll av egenverdiene kan vi se bort fra normeringsfaktorene.
DetaljerLøsningsforslag Eksamen 14.desember 2011 FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I
Eksamen FY2045/TFY4250 14. desember 2011 - løsningsforslag 1 Oppgave 1 Løsningsforslag Eksamen 14.desember 2011 FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I a. For E < 3V 0 /4 er området x > a klassisk forbudt, og
DetaljerUNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet
UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i: FYS14, Kvantefysikk Eksamensdag: 17. august 17 4 timer Lovlige hjelpemidler: Rottmann: Matematisk formelsamling, Øgrim og Lian:
DetaljerØving 3. Oppgave 1 (oppvarming med noen enkle oppgaver fra tidligere midtsemesterprøver)
Institutt for fysikk, NTNU TFY455/FY003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2008 Veiledning: Fredag 25. og mandag 28. januar Innleveringsfrist: Fredag. februar kl 2.00 Øving 3 Oppgave (oppvarming med noen
DetaljerKJM Molekylmodellering. Introduksjon. Molekylmodellering. Molekylmodellering
KJM3600 - Vebjørn Bakken Kjemisk institutt, UiO Introduksjon KJM3600 - p.1/29 Introduksjon p.2/29 Flere navn på moderne teoretisk kjemi: Theoretical chemistry (teoretisk kjemi) Quantum chemistry (kvantekjemi)
DetaljerLøsningsforslag Eksamen 29. mai 2010 FY1006 Innføring i kvantefysikk/tfy4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk
Eksamen FY1006/TFY4215, 29. mai 2010 - løsningsforslag 1 Løsningsforslag Eksamen 29. mai 2010 FY1006 Innføring i kvantefysikk/tfy4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk Oppgave 1 a. I punktene x = 0 og x
DetaljerPensum og kursopplegg for FY1006 Innføring i kvantefysikk TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk
FY1006/TFY4215 våren 2009 - pensum og kursopplegg 1 Pensum og kursopplegg for FY1006 Innføring i kvantefysikk TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk Litt om de to emnene våren 2009 (under utarbeidelse)
DetaljerTFY løsning øving 9 1 LØSNING ØVING 9
TFY4215 - løsning øving 9 1 LØSNING ØVING 9 Løsning oppgave 25 Om radialfunksjoner for hydrogenlignende system a. (a1): De effektive potensialene Veff(r) l for l = 0, 1, 2, 3 er gitt av kurvene 1,2,3,4,
DetaljerFY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, øving 5 1 LØSNING ØVING 5. Kvantekraft. L x. L 2 x. = A sin n xπx. sin n yπy. 2 y + 2.
FY045/TFY450 Kvantemekanikk I, øving 5 1 øsning oppgave 5 1 a Med finner vi energien til egenfunksjonen ØSNING ØVING 5 Kvantekraft nπx sin = n xπ x x x ψ nx,n y,n z = A sin n xπx x sin nπx x, sin n yπy
DetaljerTFY Løsning øving 5 1 LØSNING ØVING 5. Krumning og stykkevis konstante potensialer
TFY4215 - Løsning øving 5 1 Løsning oppgave 16 LØSNING ØVING 5 Krumning og stykkevis konstante potensialer a. I et område hvor V er konstant (lik V 1 ), og E V 1 er positiv (slik at området er klassisk
DetaljerFaglærar: Professor Jens O. Andersen Institutt for Fysikk, NTNU Telefon: August 6, r L2. r r. h 2 r 2 ) sin 2 θ φ.
NTNU Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY45/FY6 Innføring i Kvantemekanikk august Faglærar: Professor Jens O. Andersen Institutt for Fysikk,
DetaljerForelesningsnotater om spinn, FYS2140 (Erstatter kap. 4.4 i Griffiths) Susanne Viefers
Forelesningsnotater om spinn, FYS2140 (Erstatter kap. 4.4 i Griffiths) Susanne Viefers 20. april 2005 Dette notatet sammenfatter forelesningene om elektronets egenspinn og erstatter dermed avsnitt 4.4
DetaljerKursopplegg for TFY4250 og FY2045
TFY4250 Atom- og molekylfysikk/fy2045 Kvantefysikk, høsten 2008 - kursopplegg 1 Kursopplegg for TFY4250 og FY2045 Pensum-litteratur PC Hemmers Kvantemekanikk er et must. En annen god bok er Quantum Mechanics,
DetaljerFY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, øving 2 1 ØVING 2. nesten en posisjonsegentilstand
FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, 2012 - øving 2 1 Oppgave 2 1 ØVING 2 nesten en posisjonsegentilstand Vi har sett at en posisjon ikke kan måles med en usikkerhet som er eksakt lik null. Derimot er det
DetaljerLøsning til øving 17 for FY1004, våren 2008
Løsning til øving 17 for FY1004, våren 2008 Her skal vi se på hvordan spinnet egenspinnet til et elektron påvirkes av et konstant magnetfelt B Merk: Det korrekte navnet på B er magnetisk flukstetthet,
Detaljer