EKSAMEN I FY2045 KVANTEMEKANIKK I/ TFY4250 KVANTEMEKANIKK I Tirsdag 10. august 2010 kl

Like dokumenter
EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK FY2045 KVANTEFYSIKK Tirsdag 1. desember 2009 kl

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Lørdag 8. august 2009 kl

Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

NORSK TEKST Side 1 av 4. Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Onsdag 8. august 2007 kl

EKSAMEN I FY2045/TFY4250 KVANTEMEKANIKK I Mandag 8. august 2011 kl

NORSK TEKST Side 1 av 4. Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

EKSAMEN I FY2045 KVANTEMEKANIKK I/ TFY4250 KVANTEMEKANIKK I Torsdag 20. desember 2012 kl

EKSAMEN I FY2045 KVANTEMEKANIKK I/ TFY4250 KVANTEMEKANIKK I Tirsdag 10. august 2010 kl

EKSAMEN I SIF4048 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Tirsdag 13. august 2002 kl

Løsningsforslag Eksamen 1. desember 2008 TFY4250 Atom- og molekylfysikk/fy2045 Kvantefysikk

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Onsdag 30. mai 2007 kl

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Mandag 2. juni 2008 kl

Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fredag 19. august 2005 kl

A.5 Stasjonære og ikke-stasjonære tilstander

Løsningsforslag Eksamen 20. desember 2012 FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I

Løsningsforslag Eksamen 14.desember 2011 FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I

Oppgave 1 (Teller 34 %) BOKMÅL Side 1 av 5. NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk

TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Løsning øving 1 1 LØSNING ØVING 1

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK onsdag 5. august 2009 kl

Løsningsforslag Eksamen 8. august 2009 TFY4250 Atom- og molekylfysikk

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Mandag 23. mai 2005 kl

FY1006/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.

Løsningsforslag Eksamen 1. desember 2009 TFY4250/FY2045

Løsningsforslag Eksamen 8. august 2011 FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I

EKSAMEN I FY1006 INNFØRING I KVANTEFYSIKK/ TFY4215 INNFØRING I KVANTEFYSIKK Lørdag 13. august 2011 kl

En samling av mer eller mindre relevante formler (uten nærmere forklaring) er gitt til slutt i oppgavesettet.

EKSAMEN I FY1006 INNFØRING I KVANTEFYSIKK/ TFY4215 INNFØRING I KVANTEFYSIKK Onsdag 11. august 2010 kl

NORSK TEKST Side 1 av 4. Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

NORSK TEKST Side 1 av 5

En partikkel med masse m befinner seg i et éndimensjonalt, asymmetrisk brønnpotensial

FY2045/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.

Løsningsforslag Eksamen 13. august 2011 FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk

TFY Løsning øving 4 1 LØSNING ØVING 4. Vibrerende to-partikkelsystem

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Torsdag 12. august 2004 kl

Oppgave 1. NORSK TEKST Side 1 av 4. NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk

NORSK TEKST Side 1 av 4. Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

Løsningsforslag Eksamen 4. august 2008 TFY4250 Atom- og molekylfysikk

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 13 1 LØSNING ØVING 13. V (x, t) = xf (t) = xf 0 e t2 /τ 2.

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 14 1 LØSNING ØVING 14. ψ 210 z ψ 100 d 3 r a.

EKSAMEN I SIF4018 MATEMATISK FYSIKK mandag 28. mai 2001 kl

TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Øving 2 1 ØVING 2. Krumningsegenskaper for endimensjonale energiegenfunksjoner

Løsningsforslag Eksamen 27. mai 2005 FY2045 Kvantefysikk

Løsningsforslag Eksamen 10. august 2010 FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I

BOKMÅL Side 1 av 6. En partikkel med masse m beveger seg i det endimensjonale brønnpotensialet V 1 = h 2 /(2ma 2 0) for x < 0,

FY1006/TFY Løsning øving 3 1 LØSNING ØVING 3. Ikke-stasjonær bokstilstand

LØSNING ØVING 2. Løsning oppgave 5. TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Løsning øving 2 1

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Tid:

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, øving 6 1 ØVING 6. Fermi-impulser og -energier

TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk - Øving 1 1 ØVING 1. En liten briefing om forventningsverdier, usikkerheter osv

TFY Løsning øving 5 1 LØSNING ØVING 5. Krumning og stykkevis konstante potensialer

Løsningsforslag Eksamen 11. august 2010 FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk

Løsningsforslag Eksamen 5. august 2009 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

Løsningsforslag Eksamen 16. august 2008 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

Løsningsforslag Eksamen 7. august 2006 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

TFY Øving 7 1 ØVING 7. 3-dimensjonal isotrop harmonisk oscillator

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Fredag 30. mai 2008 Tid: a 0 = 4πǫ 0 h 2 /(e 2 m e ) = 5, m

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, øving 2 1 ØVING 2. nesten en posisjonsegentilstand

Løysingsframlegg øving 1

FY1006/TFY Løsning øving 9 1 LØSNING ØVING 9

EKSAMEN I SIF4048 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Lørdag 2. august 2003 kl

FY1006/TFY Øving 7 1 ØVING 7

Løsningsforslag Eksamen 28. mai 2003 SIF4048 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

Oppgave 1 (Deloppgavene a, b, c og d teller henholdsvis 6%, 6%, 9% og 9%) NORSK TEKST Side 1 av 7

FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Øving 1 1 ØVING 1. En liten briefing om forventningsverdier, usikkerheter osv

Løsningsforslag Konte-eksamen 13. august 2002 SIF4048 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag Konte-eksamen 2. august 2003 SIF4048 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

Løsningsforslag for FYS2140 Kvantemekanikk, Tirsdag 29. mai 2018

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 8 1 LØSNING ØVING 8

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Løsningsforslag Eksamen 4. desember 2007 TFY4250 Atom- og molekylfysikk/fy2045 Kvantefysikk

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK 26. mai 2006 kl

EKSAMEN I FAG SIF4065 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fakultet for naturvitenskap og teknologi 13. august 2002 Tid:

FY1006/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.

EKSAMENSOPPGAVE. Tillatte hjelpemidler: K. Rottmann: Matematisk Formelsamling Lommekalkulator med tomt minne

Figur 1: Skisse av Franck-Hertz eksperimentet. Hentet fra Wikimedia Commons.

Løsningsforslag Eksamen 26. mai 2006 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk Eksamen 2. juni 2016 Side 1 av 8

ψ(x) 2 dx = 1. (3) For det siste integralet har vi brukt fra Rottmann at

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: Fys-2000 Kvantemekanikk Dato: 5. juni 2013 Tid: Kl Sted: Åsgårdveien 9. og fysikk, lommekalkulator

2. Postulatene og et enkelt eksempel

TFY Løsning øving 6 1 LØSNING ØVING 6. Grunntilstanden i hydrogenlignende atom

Eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Mandag 12. desember :00 18:00

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk naturvitenskapelige fakultet

Løsningsforslag Eksamen 12. august 2004 TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk

FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk 26. mai 2016 Side 1 av 3

LØSNING EKSTRAØVING 2

EKSAMEN I FY1006 INNFØRING I KVANTEFYSIKK/ TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Lørdag 29. mai 2010 kl

Oppgave 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)

Eksamen FY1006/TFY mai løsningsforslag 1

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Lørdag 16. august 2008 kl

A.3.e: Ortogonale egenfunksjonssett

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, øving 5 1 ØVING 5

TFY Øving 8 1 ØVING 8

A) λ < 434 nm B) λ < 534 nm C) λ < 634 nm D) λ < 734 nm E) λ < 834 nm

Transkript:

NORSK TEKST Side 1 av 6 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk EKSAMEN I FY2045 KVANTEMEKANIKK I/ TFY4250 KVANTEMEKANIKK I Tirsdag 10. august 2010 kl. 09.00-13.00 Tillatte hjelpemidler: Godkjent kalkulator Rottmann: Matematisk formelsamling Øgrim & Lian: Størrelser og enheter i fysikk og teknikk, eller Lian og Angell: Fysiske størrelser og enheter Et ark med uttrykk og formler er vedlagt. Sensuren faller i august 2010. Oppgave 1 Et elektron befinner seg i en endimensjonal boks med en deltafunksjonsbarriere i midten, Her er V (x) = { for x > a, β δ(x) for x < a. β = 200 h 2 /(m e a). Det opplyses at energiegenfunksjoner i dette potensialet må oppfylle diskontinuitetsbetingelsen ψ /ψ x=0 + ψ /ψ x=0 = 2m eβ h 2.

Side 2 av 6 a. Forklar hvorfor første eksiterte tilstand ψ 2 har samme energi og bølgefunksjon som for tilfellet β = 0, dvs i fravær av deltabarrieren. Skissér ψ 2, og finn lengdeparameteren a uttrykt ved Bohr-radien a 0, når det oppgis at energien til 1. eksiterte tilstand er en hundredel av en Rydberg, h 2 E 2 = 0.01. 2m e a 2 0 b. Figuren viser hvordan bølgefunksjonen ψ 1 for grunntilstanden ser ut for dette systemet, for x > 0. Fordi β er så stor, er ψ 1 (0) praktisk talt lik null (men positiv). Lag en skisse som viser ψ 1 for alle x, og angi hvilket prinsipp som ligger til grunn for skissen. Forklar kort hvorfor ψ 1 for 0 < x < a kan skrives (f.eks) på formen ψ 1 = B sin[k 1 (x a)], og angi formen til ψ 1 for a < x < 0. Finn (uten å gjennomføre beregningen) en ligning som kan brukes til å bestemme k 1. c. Anta nå at dette systemet prepareres i tilstanden Ψ(x, 0) = 1 2 [ψ 1 (x) + ψ 2 (x)] ved t = 0. Hva blir da tilstanden Ψ(x, t) for t > 0? Vi antar at både ψ 1 og ψ 2 er normerte, og at fasevalget for ψ 2 er slik at ψ 1 +ψ 2 er praktisk talt lik null for x < 0. I tilstanden Ψ(x, t) vil sannsynlighetstettheten da oscillere mellom høyre og venstre halvdel av potensialet. Vis at periodetiden T for denne oscillasjonen kan uttrykkes bl.a ved energidifferansen mellom 1. eksiterte tilstand og grunntilstanden, og finn T i sekunder, når det oppgis at E 2 E 1 10 4 h 2 /(2m e a 2 0). [Hint: Spalt av en faktor exp( ie 1 t/ h) i bølgefunksjonen. Oppgitt: h 2 /(2m e a 2 0) = 13.6 ev, 2π h = 4.136 10 15 evs.] d. La oss nå begynne på nytt, med å fjerne den harde veggen ved x = a, slik at vi står igjen med et potensial som er uendelig for x < a, mens δ-barrieren beholdes, slik at potensialet for x > a er lik βδ(x). Vi preparerer nå systemet slik at bølgefunksjonen ved t = 0 er 2/a sin kx for a < x < 0 og null ellers.

Side 3 av 6 Her er bølgetallet k = π/a, slik at E = h 2 k 2 /2m e = h 2 π 2 /(2m e a 2 ). Dersom vi tillater oss å tenke halvklassisk, vil elektronet sprette fram og tilbake mellom den harde veggen til venstre og den nesten ugjennomtrengelige δ-barrieren med farten v = 2 E /m e. Finn tidsintervallet t 1 mellom hver kollisjon med barrieren, i sekunder. For hver kollisjon er det en viss sannsynlighet T tr for transmisjon gjennom barrieren. Ved å regne med en bølgefunksjon som er lik e ikx +Be ikx for x < 0 og lik Ce ikx for x > 0 kan det vises at ( C = 1 + im ) 1 eβ h 2. k Bruk disse opplysningene til å finne den numeriske verdien av sannsynligheten T tr for transmisjon ved én enkelt kollisjon med barrieren. Bruk disse resultatene til å finne et estimat av levetiden τ for begynnelsestilstanden, som vi definerer som den tiden det tar før sannsynligheten for å finne elektronet i intervallet a < x < 0 er redusert med en faktor 1/e. Finn τ i sekunder, og sammenlign med periodetiden T funnet under pkt. c. [Hint: For ɛ << 1 er 1 ɛ exp( ɛ).] Oppgave 2 I denne oppgaven betrakter vi et topartikkelsystem (eller snarere et ensemble av slike), der begge partiklene har spinn 1 (dvs s 1 = s 2 = 1): S 1 = h s 1 (s 1 + 1) = h 2 og S 2 = h s 2 (s 2 + 1) = h 2. Ved en måling av S 1z og S 2z etterlates dette topartikkelsystemet i én av de 9 tilstandene m 1 m 2, der m 1 = 1, 0, 1 og m 2 = 1, 0, 1. Her beskriver den første ket-vektoren spinnet til partikkel 1, mens den andre beskriver spinnet til partikkel 2. Gjør vi i stedet en måling av størrelsen S og z-komponenten S z av det totale spinnet S = S 1 + S 2 for dette topartikkelsystemet, vil det havne i en tilstand av typen s, m, slik at S = h s(s + 1) og S z = hm. Vi antar at alle disse tilstandene er normerte. a. Skriv ned trekant-ulikheten som begrenser de mulige verdiene av kvantetallet s for dette topartikkelsystemet, angi de mulige s-verdiene, og angi for hver av disse de mulige verdiene av m. Kontrollér at antallet tilstander av typen s, m er lik antallet av typen m 1 m 2, som var lik 9. Hvorfor kan hver av tilstandene s, m uttrykkes som lineærkombinasjoner av tilstandene m 1 m 2? Vis at tilstanden m 1 m 2 er en egentilstand (ikke bare til Ŝ2 1, Ŝ2 2, Ŝ1z og Ŝ2z, men også) til Ŝz = Ŝ1z + Ŝ2z og bestem egenverdien.

Side 4 av 6 b. I denne oppgaven skal vi fokusere spesielt på tilstandene s, 0 (med m = 0) som er s = 0, m = 0, s = 1, m = 0 og s = 2, m = 0. Disse tre tilstandene kan alle uttrykkes som lineærkombinasjoner av typen s, 0 = A 1 1 + B 0 0 + C 1 1, der koeffisientene A, B og C selvsagt avhenger av s, og der 1 1 står for m 1 = 1 m 2 = 1 osv. Hvorfor opptrer ingen av de 6 øvrige tilstandene av typen m 1 m 2 i disse lineærkombinasjonene? Det oppgis at Ŝ 2 ( A 1 1 + B 0 0 + C 1 1 ) = K{ (A + B) 1 1 + (A + 2B + C) 0 0 + (B + C) 1 1 }, der K er et helt multiplum av h 2 ( 0). Bruk denne relasjonen til å finne en formel for tilstanden 0, 0 ( s = 0, m = 0 ). [Hint: Dette kan gjøres uten å kjenne K. Finn B og C uttrykt ved A, og velg A slik at 0, 0 blir normert.] Vis formelen ovenfor, og bestem dermed konstanten K. Hint: Fra formelarket følger det at Ŝ2 = Ŝ2 z + hŝz + Ŝ Ŝ+. Med i = 1 (2) for partikkel 1 (2) følger det videre at Ŝ i± ±1 i = 0, Ŝi± 1 i = h 2 0 i, og Ŝi± 0 i = h 2 ±1 i. c. Finn de normerte tilstandene 1, 0 og 2, 0, og kontrollér at disse sammen med 0, 0 danner et ortogonalt sett. [Hint: Dersom du ikke har funnet konstanten K, kan du sette den lik 2 h 2.] Oppgave 3 En partikkel med masse m befinner seg i utgangspunktet (ved t = 0 ) i grunntilstanden ψ 0 (x) = x 0 i et endimensjonalt harmonisk oscillatorpotensial V (x) = 1 2 mω2 x 2. Partikkelen utsettes så for en transient (forbigående) perturbasjon V 1 (t) = x p 0 δ(t). Denne svarer til et deltafunksjonsformet kraftstøt ( δ-spark ) F 1 (t) = V 1 / x = p 0 δ(t), og en impulsoverføring p 0. Det kan vises at kraftstøtet resulterer i en ekstra faktor exp(ip 0 x/ h) i bølgefunksjonen, som dermed umiddelbart etter perturbasjonen får formen Ψ(x, 0 + ) = e ip 0x/ h ψ 0 (x) = ( ) mω 1/4 e ip 0 x/ h e mωx2 /2 h. π h Tilstanden for t > 0 blir i realiteten en såkalt koherent tilstand, der usikkerhetene i posisjon og impuls hele tiden er de samme som ved t = 0 + (og ved t = 0 ), nemlig h x = og p x = 1 2mω 2 hmω.

Side 5 av 6 a. Problemstillingen i denne oppgaven kan også angripes ved hjelp av 1.-ordens tidsavhengig perturbasjonsteori: Finn matrise-elementene (V 1 ) n0 (t) = ψ n (x) V 1 (t) ψ 0 (x) dx n V 1 (t) 0. Beregn overgangsamplitudene a 0 n, og de tilsvarende overgangssannsynlighetene P 0 n, etter at perturbasjonen er overstått, ved hjelp av 1.-ordens perturbasjonsteori. For å sette ting i perspektiv kan du uttrykke disse størrelsene ved det dimensjonsløse forholdet mellom p 0 og 2 p x, α 0 p 0 p = 0. 2 p x 2m hω Oppgitt: h x = 2mω (a + a ) ; a n = n n 1, a n = n + 1 n + 1. Hva er, ut fra disse resultatene, sannsynligheten for å finne oscillatoren i grunntilstanden etter perturbasjonen? Hvilket krav må stilles til impulsoverføringen p 0 (ev. til α 0 ) for at disse resultatene skal være gode tilnærmelser? b. Fra den oppgitte tilstanden Ψ(x, 0 + ) er det nokså enkelt å beregne de eksakte resultatene for amplitudene (a eks n ) og sannsynlighetene (Pn eks ). Amplitudene bestemmes av Ψ(x, 0 + ) = n a eks n ψ n (x), a eks n = ψ n, Ψ(0 + ) = ψ n (x) Ψ(x, 0 + )dx. Finn a eks 0 ved hjelp av integralet ( ( ) π 1/2 B exp( Ay 2 2 + By) dy = exp, (ReA > 0), A) 4A og vis at sannsynligheten for å finne oscillatoren i grunntilstanden etter perturbasjonen er P0 eks = exp( α0). 2 Sammenlign P0 eks med resultatet for P 0 funnet i pkt. a. [Hint: P0 eks kan rekkeutvikles vha formelen exp(x) = n=0 x n /n!.] For α0 2 >> 1 ser vi at P0 eks går veldig raskt mot null for økende α 0. Hva venter du vil skje med den eksakte sannsynligheten for å finne oscillatoren i 1. eksiterte tilstand når α 0 er stor og økende? c. Relasjonen a n = n n 1 tar i posisjonsrepresentasjonen formen a pr ψ n (x) = mω n ψ n 1 (x), der a pr = 2 h x + i p ( x p x = h ). 2m hω i x Vis eksplisitt at operatoren a pr anvendt på Ψ(x, 0 + ) = exp(ip 0 x/ h)ψ 0 (x) gir a pr Ψ(x, 0 + ) = ip 0 Ψ(x, 0 + ) iα 0 Ψ(x, 0 + ). 2m hω

Side 6 av 6 Sett inn Ψ(x, 0 + ) = n a eks n ψ n (x) i denne egenverdiligningen, og vis at a eks n = konst α0 n a eks n 1, der konstanten skal bestemmes. d. Finn den eksakte sannsynlighetsamplituden a eks 1 samt sannsynligheten P1 eks, og sammenlign med resultatetene i pkt. a og siste spørsmål i pkt. b. Finn også P2 eks og P3 eks og generalisér til Pn eks. Anta at α 0 er stor, og finn ut for hvilken n sannsynligheten Pn eks er størst.

Vedlegg: Formler og uttrykk Noe av dette kan du få bruk for. Sannsynlighets-strømtetthet [ j(r, t) = Re Ψ (r, t) h ] Ψ(r, t). im Stigeoperator-relasjoner for dreieimpuls Ĵ ± j, m = h (j m)(j + 1 ± m) j, m ± 1 ; Ĵ2 = Ĵ z 2 + hĵz+ĵ Ĵ+ = Ĵ z 2 hĵz+ĵ+ĵ. Målepostulatet (i) De eneste mulige verdiene som en måling av observabelen F kan gi er en av egenverdiene f n. (ii) Umiddelbart etter målingen av F er systemet i en egentilstand til den tilhørende operatoren F, nemlig en egentilstand som svarer til den målte egenverdien f n. Harmonisk oscillator Energiegenfunksjonene for potensialet V = 1 2 mω2 x 2 ( < x < ) oppfyller egenverdiligningen [ h2 2 ] 2m x + 1 2 2 mω2 x 2 (n + 1) hω ψ 2 n (x) = 0, n = 0, 1, 2,..., med løsninger på formen ψ n (x) = ( ) mω 1/4 1 /2 h π h 2n n! e mωx2 H n (ξ), ξ = H 0 (ξ) = 1, H 1 (ξ) = 2ξ, H 2 (ξ) = 4ξ 2 2,. Utgangspunktet for tidsavhengig perturbasjonsteori x h/mω ; Med en Hamilton-operator Ĥ = Ĥ0 + V (t) kan den eksakte løsningen utvikles i de uperturberte stasjonære løsningene: Ψ(r, t) = n a n (t)ψ (0) n (r, t), der Ψ (0) n (r, t) = ψ n (r)e ient/ h, Ĥ0ψ n (r) = E n ψ n (r). Det eksakte ligningssettet for utviklingskoeffisientene er i h da k dt = n e iω knt V kn (t)a n (t); ω kn = (E k E n )/ h;

V kn (t) = ψ k V (t) ψ n = ψ k V (t)ψ n dτ. Med a n (t 0 ) = δ ni oppfyller den eksakte amplituden ligningen a f (t) = δ fi + 1 i h t e n t 0 iω fnt V fn (t )a n (t )dt. Til første orden i perturbasjonen er da amplituden a f a i f gitt ved Noen fysiske konstanter a i f = δ fi + 1 t iωfit e V fi (t )dt. i h t 0 a 0 4πɛ 0 h 2 m e e 2 = 1 α h m e c = 0.529 10 10 m; α e2 4πɛ 0 hc = 1 137.036 ; c = 2.998 10 8 m/s; h = 0.6582 10 15 evs; m e = 0.5110 MeV/c 2. h 2 2m e a 2 0 Tidsutvikling av forventningsverdier δ-funksjonen og sprangfunksjonen 13.6 ev. d dt F = ī [Ĥ, F ] + F. h t d Θ(x) = δ(x); dx f(x)δ(x a)dx = f(a).