
Изменение состояний во времени.
-
Волновая функция гармонического осциллятора в начальный момент времени
равна
, где:
- нормированные стационарные волновые функции основного и первого возбужденного состояний гармонического осциллятора,
. Найти средние значения координаты
и импульса
при
. Рассмотреть частные случаи
.
-
Свободная частица имеет в начальный момент времени
волновую функцию вида:
,
,
. Какое из этих состояний является стационарным? Найти волновые функции в следующие моменты времени.
-
В начальный момент времени
частица массой
находится в состоянии, описываемом волновой функцией вида
. Определить изменение состояния частицы с течением времени, предполагая, что частица свободная.
-
Как изменяется во времени состояние плоского ротатора, если в начальный момент времени
оно описывается волновой функцией вида
.
Момент количества движения. Движение в центральном поле.
-
Можно ли у частицы одновременно измерить квадрат момента
относительно начала координат и расстояние
до начала координат. Если можно, то написать волновую функцию состояния с определенными
и
.
-
Показать, что если некоторое состояние
имеет определенную проекцию момента импульса на ось
, т.е.
, то среднее значение проекции момента на ось
, составляющую с осью
угол
, равно
.
-
Волновая функция частицы с определенным квадратом момента
,
имеет вид:
. Найти среднее значение
проекции момента на направление
в этом состоянии.
-
Найти средние значения потенциальной и кинетической энергий для основного состояния электрона в атоме водорода.
Осциллятор.
-
Используя операторы рождения и уничтожения, доказать соотношение неопределенности
для
энергетического уровня гармонического осциллятора, где
,
.
-
Определить уровни энергии и волновые функции стационарных состояний заряженного гармонического осциллятора с массой
и зарядом
, ориентированного вдоль внешнего однородного электрического поля напряженностью
. Для каждого из стационарных состояний определить средние величины дипольного момента и энергии взаимодействия с полем.
-
Найти собственные функции и собственные значения гамильтониана
.
-
Найти собственные функции и собственные значения гамильтониана трехмерного изотропного гармонического осциллятора. Определить кратность вырождения
энергетического уровня.
-
Определить уровни энергии и волновые функции таких стационарных состояний трехмерного изотропного гармонического осциллятора, для которых момент количества движения равен нулю.
Приближенные методы.
-
На частицу , находящуюся в бесконечно глубокой потенциальной яме
шириной
наложен возмущающий потенциал
. Найти поправки к уровням энергии с точностью до второго порядка и поправки к волновым функциям стационарных состояний с точностью до первого порядка теории возмущений.
-
Плоский ротатор с моментом инерции
и электрическим дипольным моментом
помещен в однородное электрическое поле
, лежащее в плоскости вращения ротатора. Считая
малым вычислить первые ненулевые поправки к уровням энергии и волновым функциям стационарных состояний.
-
Трехмерный изотропный гармонический осциллятор находится в слабом однородном магнитном поле. Найти расщепление низшего вырожденного энергетического уровня.
-
Определить квазиклассические уровни энергии и волновые функции связанных
состояний для одномерного движения частицы в потенциальном поле
.
-
Определить квазиклассические уровни энергии связанных
состояний для одномерного движения частицы в потенциальном поле
.
-
Найти в квазиклассическом приближении энергетический спектр частицы в поле:
,
;
. Для потенциала
найти полное число квазиклассических дискретных уровней энергии.
-
На линейный гармонический осциллятор, находящийся в основном состоянии, в некоторый момент времени накладывается однородное (и в дальнейшем постоянное во времени) электрическое поле. Найти вероятность возбуждения
энергетического уровня осциллятора в результате такого внезапного включения поля.
-
Исходя из вариационного принципа определить приближенно энергию основного состояния частицы в потенциальном поле
. В качестве пробных функций рассмотреть функции вида:
,
.
Спин.
-
Частица находится в состоянии со спиновой волновой функцией
. Найти средние значения проекций спина на оси системы координат, повернутой относительно исходной системы координат на угол
вокруг оси
.
-
Используя коммутационные соотношения для моментов, найдите матрицы операторов спина
в представлении оператора
для частицы с полным спином
.
-
Найти собственные функции и собственные значения оператора квадрата суммарного спина и оператора суммарной проекции спина на ось
для системы из двух частиц со спином
каждая.