- •Квантовая механика
- •§ 1. Экспериментальные основы квантовой механики
- •§ 2. Классическое и квантовое описание системы.
- •§ 3 Принцип неопределенности.
- •§ 4. Полный набор динамических переменных
- •§ 5. Постулаты квантовой механики.
- •§ 6 Роль классической механики в квантовой механике
- •§ 7 Волновая функция и ее свойства.
- •§ 8 Принцип суперпозиции состояний
- •§ 9 Понятие о теории представлений
- •§ 10 Операторы в квантовой механике
- •§ 12 Среднее значение измеряемой величины.
- •§ 13 Вероятность результатов измерения
- •§ 14 Коммутативность операторов и одновременная измеримость физических величин
- •§ 15. Операторы координаты , импульса, момента импульса, энергии.
- •§ 16. Решение задачи Штурма-Лиувилля для оператора .
- •§ 17 Решение задачи Штурма-Лиувилля для оператора .
- •§ 18. Вычисление коммутаторов, содержащих операторы .
- •§ 19 Волновое уравнение
- •§ 20 Производная оператора по времени
- •§ 21 Интегралы движения в кв. Механике.
- •§ 22. Свойства операторов вида
- •§23. Флуктуации физических величин.
- •§ 24. Неравенство Гайзенберга.
- •§ 25 Оператор Гамильтона различных систем.
- •§ 26. Стационарное состояние различных систем
- •§ 27. Решение волнового уравнения в случае свободной материальной точки
- •Для трехмерного случая
- •§ 28. Интегральные операторы в квантовой механике.
- •§ 29. Интегральный оператор канонического преобразования.
- •§ 30. Каноническое преобразование оператора.
- •§ 31. Уравнения Шредингера в матричной форме.
- •§ 32. Линейный гармонический осциллятор
- •Предельные технологические размеры кристаллов и.С. 0.1 – 0.5 мкм. Существует и предел по физической работоспособности. Однако с уменьшением размера кристалла увеличивается быстродействие приборов.
- •§ 30.1. Каноническое преобразование оператора. Ч. 2
- •§ 34. Унитарные инварианты в квантовой механике.
- •§ 35. Вид операторов ив декартовых и сферических координатах.
- •§ 36. Коммутационные соотношения с оператором .
- •§ 37. Собственные функции и собственные значения операторов и.
- •§ 38. Вырождение энергетических уровней частицы, движущейся в центральном поле.
- •§ 39. Гамильтониан частицы без спина, движущейся в магнитном поле.
- •§ 40. Снятие вырождения по квантовому числу m в случае частицы без спина, движущейся в магнитном поле. Используем
- •§ 41. Оператор бесконечно малого поворота без учета спина.
- •§ 42. Собственный механический момент (спин).
- •§ 43. Операторы ии их свойства.
- •§ 44. Спиновая переменная волновой функции
- •§ 45. Матрицы Паули и их свойства.
- •§ 46 Понятие о спинорах
- •§ 47. Уравнение Паули Мы писали волновое уравнение в виде
- •§ 48. Операторы и, и их свойства
- •§ 50. Принцип тождественности.
- •§ 51. Оператор перестановки и его свойства
- •§ 52. Симметричное и антисимметричное состояния.
- •§ 53. Обменное взаимодействие
- •§ 54. Основное состояние атома гелия
- •§ 55. Схема Юнга квантовой механики.
- •1. И ,
- •2. И .
- •§ 56. Стационарная теория возмущений в случае невырожденного дискретного энергетического спектра: нулевое и первое приближения.
- •§ 58 Стационарная теория возмущений в случае невырожденного дискретного энергетического спектра: второе приближения.
- •§ 59. Критерий применимости теории возмущений.
- •§ 60. Стационарная теория возмущений в случае близких энергетических уровней.
- •§ 61. Метод (представление) Шредингера. Оператор эволюции и его свойства.
- •§ 62. Метод (представление) Гейзенберга. Уравнение движения для оператора.
- •§ 63. Уравнение эволюции среднего значения физической величины. Соотношение неопределенности: время – энергия.
- •§ 64. Матричное представление операторов.
- •§ 65. E – представление.
- •§ 66. Уравнение Шредингера в матричной форме.
- •§ 67. Матричная формулировка задачи о линейном гармоническом осцилляторе.
- •§ 68. Расчет матричных элементов операторов .
§ 63. Уравнение эволюции среднего значения физической величины. Соотношение неопределенности: время – энергия.
Рассмотрим случай , тогда
(1)
Среднее будем записывать без шляпки. Это будем понимать как
Ранее по соотношению неопределенности Гейзенберга было получено:
,
при условии, что
В общем же случае можно записать следующее соотношение:
(*)
Теперь рассмотрим (1). Для (1), как результата коммутации и, найдем соотношение неопределенности, отвечающее результату
Подставим это выражение в (*) и получим
(**)
Нормальное распределение в теории вероятностей:
Если найти , то
Раньше имели нормировку
,
а теперь еще нормировали саму амплитуду функции на единицу.
.
При
имеем
.
Введем величину с размерностью времени:
.
Это есть , деленная на скорость перемещения максимума кривой.
Тогда имеем
.
Если существует несколько величин , то берут наименьшее из возможных:.
- характерное время жизни данного состояния, тогда
,
соотношение неопределенности Гейзенберга для времени и энергии.
Если - интеграл движения, тои тогда, т.е. имеем уровень, который не размазан по энергетической шкале.
Если , то уровень размазан, имеется разброс энергий.
§ 64. Матричное представление операторов.
Рассмотрим оператор с дискретным спектром, запишем для него ЗШЛ:
(*)
Введем определение матричного элемента оператора:
Умножим левую и правую части (*) на , тогда
Выносим собственное значение за скалярное произведение
,
т.к. нормированы на единицу, то
Тогда ЗШЛ (*) переходит в следующую форму:
(**)
Решение ЗШЛ сводится к проблеме диагонализации матрицы. Решение ЗШЛ эквивалентно том, что мы матрицу сводим к диагональному виду.
Покажем как оператор действует на произвольную функцию:
{разлагаем по собственным функциям оператора}=
=.
Найдем коэффициенты .
Умножим последнее равенство на , тогда
.
(***)
Коэффициенты получаются в результате действия операторана коэффициенты
Спектр дискретный. Если в (***) подставим (**), то получим
,
т.е. мы находим векторы в которых матрица диагональна.
Если мы рассчитываем матричные элементы на собственных функциях другого оператора с которым он не коммутативен, то матрица не диагональная.
Если решается задача в - представлении, то матрица операторадиагональна. И решение задачи диагонализации матрицы – это поиск собственного представления.
Тогда произведение операторов можно записатькак произведение матриц:
.
Для непрерывного спектра рассмотрим тот же матричный подход. Но здесь матрицы не дискретные, а непрерывные, т.к. собственные значения – непрерывный спектр. Здесь понятие матрицы условное.
.
Приведение к диагональному виду:
.
§ 65. E – представление.
E – представление – это представление в котором матрица энергий диагональна. Так как оператор имеет дискретный спектр, то мы рассматриваем дискретный случай.
.
Здесь надо решить ЗШЛ в координатном представлении.
Матричный элемент
.
Матрица оператора :
.
Матрица энергий диагональна.
Мы говорим, что - функция - это функция полного набора динамических переменных и времени.
Если в качестве одной из переменных возьмем энергию, то останется переменная.
Рассмотрим
.
(*)
Часто пишут
,
хотя на самом деле
.
Будем опускать аргумент , записывая
,
где - номер значения энергии.
Каноническое преобразование (*) – это смена представлений: перешли от - представления к- представлению. Здесь уже роль волновой функции играют коэффициенты.
Соответственно этому преобразованию волновых функций преобразуются операторы:
.
То же на языке ядер, опустив
,
- это собственные функции оператора энергии в координатном представлении.
Можно записать:
,
т.к. спектр дискретный.
Тогда роль ядра оператора в- представлении играет матрица.
Таким образом мы переходим от ки отк.
Если рассматривать действие оператора “” на функцию “”, то имеем
Коэффициенты , т.е.определяются как:
,
где
- собственная функция оператора энергии,
- зависит от времени, т.е. .