пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

29.Лин гармонич осциллятор в квант мех.Энергитич спект

 в квантовой механике.

Линейный гармонический осциллятор – это система, совершающая одномерное движение под действиемквазиупругой силы. Он является моделью, используемой во многих задачах классической и квантовой теории. Пружинный, физический и математический маятники – примеры классических гармонических осцилляторов. Потенциальная энергия гармонического осциллятора равна:image231.gif ,(5.1)

где image232.gif — собственная частота колебаний осциллятора, т — масса частицы.

Рассмотрим сначала поведение классического гармонического осциллятора. image230.gif

Пусть частица с полной энергией image233.gif совершает колебания в силовом поле (4.77)(рис.4.24). Точки image234.gif и image235.gif , в которых полная энергия частицы равна потенциальной энергии image236.gif , являются для частицы точками поворота. Частица совершает колебательные движения между стенками потенциальной ямы внутри отрезка image237.gif , выйти за пределы которого она не может. Амплитуда колебаний image238.gif определяется выражением image239.gif image240.gif .

Зависимость (5.1) имеет вид параболы (рис. 5.1), т.е. «потенциальная яма» в данном случае является параболической. Амплитуда малых колебаний классического осциллятора определяется его полной энергией Е. В точках с координатами ±хmax полная энергия Е равна потенциальной энергии. Поэтому с классической точки зрения частица не может выйти за пределы области (–хmax,+ хmax).

 Тогда стационарные состояния квантового осциллятора определяются уравнением Шредингера вида

image241.gif (5.2)

где Е — полная энергия осциллятора. В теории дифференциальных уравнений до­казывается, что уравнение (5.2) решается только при собственных значениях энергии

image242.gif (5.3)

где image243.gif . Формула (5.3)показывает, что энергия квантового осциллятора может иметь лишь дискретные значения, т.е. квантуется.

Это соотношение и определяет закон квантования энергии гармонического осциллятора. Отметим, что энергетические уровни гармонического осциллятора, в отличие, например, от случая прямоугольной потенциальной ямы, являются эквидистантными, т.е. расположены на одинаковом энергетическом расстоянии image244.gif друг от друга

Энергия ограничена снизу отличным от нуля минималь­ным значением энергии image245.gif . Существование минимальной энергии, назы­ваемой энергией нулевых колебаний, пред­ставляет собой прямое следствие соотношения неопределенностей.

 


29.05.2017; 09:06
хиты: 98
рейтинг:0
Естественные науки
физика
оптика
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь