2.Квантование момента импульса

Момент импульса М является одной из важнейших характеристик движения. Однако в квантовой теории момент импульса существенно отличается от классического. А именно, модуль момента импульса может быть задан сколь угодно точно только с одной из проекций, например, Мг. Другие две проекции оказываются полностью неопределенными.

Это означает, что направление момента ^ М в пространстве является неопределенным. Наглядно подобную ситуацию можно попытаться представить так: вектор М как-то «размазан» по образующим конуса, ось которого совпадает с направлением координатной оси Z (рис. 12.12). В этом случае вполне определенное значение имеет лишь проекция Мг. Другие две проекции, Мх и Му, оказываются полностью неопределенными.

Билет 20

1.Состояние частицы в квантовой теории

2.Основные постулаты квантовой теории

Билет 21

1Общее и стационарное уравнение Шрёдингера

УШ — уравнение, описывающее изменение в пространстве и во времени чистого состояния, задаваемого волновой функцией, в гамильтоновых квантовых системах. Играет в квантовой механике такую же важную роль, как уравнение 2закона Ньютона в классической механике. Его можно назвать уравнением движения квантовой частицы. Установлено Эрвином Шрёдингером в 1926 году.

УШ предназначено для частиц без спина, движущихся со скоростями много меньшими скорости света. В случае быстрых частиц и частиц со спином используются его обобщения. В квантовой физике вводится комплекснозначная функция , описывающая чистое состояние объекта, которая называется волновой функцией. В наиболее распространенной копенгагенской интерпретации эта функция связана с вероятностью обнаружения объекта в одном из чистых состояний (квадрат модуля волновой функции представляет собой плотность вероятности). Поведение гамильтоновой системы в чистом состоянии полностью описывается с помощью волновой функции.

Отказавшись от описания движения частицы с помощью траекторий, получаемых из законов динамики, и определив вместо этого волновую функцию, необходимо ввести в рассмотрение уравнение, эквивалентное законам Ньютона и дающее рецепт для нахождения в частных физических задачах. Таким уравнением является УШ.

Пусть волновая функция задана в N-мерном пространстве, тогда в каждой точке с координатами , в определенный момент времени t она будет иметь вид . В таком случае УШ запишется в виде:

где , — постоянная Планка; — масса частицы, — внешняя по отношению к частице потенциальная энергия в точке , — оператор Лапласа (или лапласиан), эквивалентен квадрату оператора набла и в n-мерной системе координат имеет вид:

2.Основы квантовой теории

Оператор физической величины — линейный оператор, используемый в квантовой механике для представления какой-либо измеримой физической величины (наблюдаемой). Операторы величин в квантовой механике являются эрмитовыми.

Можно сказать, что, с математической точки зрения, основной смысл каждого оператора состоит в том, что он может действовать на вектор и давать в результате другой вектор. В таком случае, в квантовой механике операторы используются не по прямому назначению.

В квантовой механике используется математическое свойство линейных операторов, заключающееся в том, что каждый из них имеет собственные векторы и собственные значения.

Примеры

Билет 22