ปล่อยให้ phi_n เป็น eigenfunction พลังงานอย่างเหมาะสม - ปกติของออสซิลโลสเตอร์ฮาร์มอนิกและปล่อยให้ psi = hatahata ^ (†) phi_n psi เท่ากับอะไร?

ปล่อยให้ phi_n เป็น eigenfunction พลังงานอย่างเหมาะสม - ปกติของออสซิลโลสเตอร์ฮาร์มอนิกและปล่อยให้ psi = hatahata ^ (†) phi_n psi เท่ากับอะไร?
Anonim

พิจารณาตัวประสาน oscillator Hamiltonian …

#hatH = hatp ^ 2 / (2mu) + 1 / 2muomega ^ 2hatx ^ 2 #

# = 1 / (2mu) (hatp ^ 2 + mu ^ 2omega ^ 2 hatx ^ 2) #

ตอนนี้กำหนดทดแทน:

#hatx "'" = hatxsqrt (muomega) ##' '' '' '##hatp "'" = hatp / sqrt (muomega) #

สิ่งนี้ให้:

#hatH = 1 / (2mu) (hatp "'" ^ 2 cdot muomega + mu ^ 2omega ^ 2 (hatx "'" ^ 2) / (muomega)) #

# = omega / 2 (hatp "'" ^ 2 + hatx "'" ^ 2) #

ถัดไปพิจารณาการทดแทนโดยที่:

#hatx "''" = (hatx "'") / sqrt (ℏ) ##' '' '' '##hatp "''" = (hatp "'") / sqrt (ℏ) #

ดังนั้น # hatx "''", hatp "''" = hatx "''" hatp "''" - hatp "''" hatx "''" "ฉัน =. สิ่งนี้ให้:

#hatH = omega / 2 (hatp "''" ^ 2cdotℏ + hatx "''" ^ 2cdotℏ) #

# = 1 / 2ℏomega (hatp "''" ^ 2 + hatx "''" ^ 2) #

ตั้งแต่ #hatp " ''" ^ 2 # และ #hatx " ''" ^ 2 # สามารถแยกตัวประกอบในผลิตภัณฑ์ของคอนจูเกตที่ซับซ้อนกำหนดผู้ประกอบการบันได

#hata = (hatx "''" + ihatp "''") / sqrt2 ##' '' '' '## hata ^ (†) = (hatx "''" - ihatp "''") / sqrt2 #

ดังนั้น:

# hatahata ^ (†) = (hatx "''" ^ 2 - ihatx "''" hatp "''" + ihatp "''" hatx "''" + hatp "''" ^ 2) / 2 #

# = (hatx "''" ^ 2 + hatp "''" ^ 2) / 2 + (ฉัน hatp "''", hatx "''") / 2 #

ตั้งแต่ # - hatx "''", hatp "''" = hatp "''", hatx "''" = -i #คำที่ถูกที่สุดคือ #1/2#. โดยการตรวจสอบ

#hatH = ℏomega (hatahata ^ (†) - 1/2) #

มันสามารถแสดงให้เห็นว่า # hata, hata ^ (†) = 1 #ดังนั้น

# hatahata ^ (†) - hata ^ (†) hata = 1 #

# => hatahata ^ (†) = 1 + hata ^ (†) hata #

และอื่น ๆ:

#color (เขียว) (hatH = ℏomega (hata ^ (†) hata + 1/2)) #

ที่นี่เรารับรู้รูปแบบของ พลังงาน เป็น:

#E_n = ℏomega (n + 1/2) #

เนื่องจากเป็นที่ชัดเจนจากแบบฟอร์มนี้ว่าด้วย

#hatHphi_n = Ephi_n #,

เรามีแค่นั้น

# ℏomega (hata ^ (†) hata + 1/2) phi_n = ℏomega (n + 1/2) phi_n #

ดังนั้น ผู้ประกอบการจำนวน สามารถกำหนดเป็น:

#hatN = hata ^ (†) hata #

eigenvalue ที่มีจำนวนควอนตัม # n # สำหรับ eigenstate นั้น

ดังนั้น

#color (สีน้ำเงิน) (psi_n = hatahata ^ (†) phi_n) #

# = (1 + hata ^ (†) hata) phi_n #

# = (1 + hatN) phi_n #

# = color (สีน้ำเงิน) ((1 + n) phi_n) #