Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 900 б
- Dwayne_Johnson 865 б
Для нахождения вероятности нахождения частицы в заданной области необходимо найти квадрат модуля волновой функции в этой области и проинтегрировать его по всему пространству.
В данном случае, волновая функция частицы будет иметь вид:
ψ(x, y) = A*sin(π*x/L1)*sin(π*y/L2)
где A - нормировочная константа, L1 и L2 - размеры прямоугольной области.
Для нормировки волновой функции, необходимо найти значение константы A:
∫∫|ψ(x, y)|^2 dx dy = 1
Интегрируя по всей области, получим:
∫(0→L1)∫(0→L2) A^2*sin^2(π*x/L1)*sin^2(π*y/L2) dx dy = 1
Для упрощения вычислений, можно заметить, что функция ψ(x, y) является произведением двух функций, зависящих только от одной переменной:
ψ(x, y) = ψ(x)ψ(y), где ψ(x) = A*sin(π*x/L1) и ψ(y) = sin(π*y/L2)
Таким образом, можно разделить интеграл на два отдельных интеграла:
∫(0→L1)∫(0→L2) |ψ(x)|^2 |ψ(y)|^2 dx dy = ∫(0→L1) |ψ(x)|^2 dx * ∫(0→L2) |ψ(y)|^2 dy
Рассмотрим первый интеграл:
∫(0→L1) |ψ(x)|^2 dx = A^2 * ∫(0→L1) sin^2(π*x/L1) dx
Используя формулу для интеграла sin^2(x) = (1/2) - (1/2)*cos(2x), получим:
∫(0→L1) |ψ(x)|^2 dx = A^2 * [x/2 - (L1/(4π))*sin(2π*x/L1)](0→L1)
∫(0→L1) |ψ(x)|^2 dx = A^2 * [L1/2 - (L1/(4π))*sin(2π)]
Аналогично, для второго интеграла:
∫(0→L2) |ψ(y)|^2 dy = [L2/2 - (L2/(4π))*sin(2π)]
Теперь, подставляем значения интегралов в уравнение для нормировки:
A^2 * [L1/2 - (L1/(4π))*sin(2π)] * [L2/2 - (L2/(4π))*sin(2π)] = 1
Выражая A^2:
A^2 = 1 / [L1*L2 - (L1*L2/(4π))*sin(2π)]
Теперь, чтобы найти вероятность нахождения частицы в области 0P = ∫(0→L1/3)∫(0→L2) |ψ(x, y)|^2 dx dy
Разделяя интеграл на два отдельных интеграла:
P = ∫(0→L1/3) |ψ(x)|^2 dx * ∫(0→L2) |ψ(y)|^2 dy
Подставляем значения интегралов и константы A^2:
P = [L1/6 - (L1/(12π))*sin(2π)] * [L2/2 - (L2/(4π))*sin(2π)] / [L1*L2 - (L1*L2/(4π))*sin(2π)]
Таким образом, вероятность нахождения частицы в области 0P = [L1/6 - (L1/(12π))*sin(2π)] * [L2/2 - (L2/(4π))*sin(2π)] / [L1*L2 - (L1*L2/(4π))*sin(2π)]
В данном случае, волновая функция частицы будет иметь вид:
ψ(x, y) = A*sin(π*x/L1)*sin(π*y/L2)
где A - нормировочная константа, L1 и L2 - размеры прямоугольной области.
Для нормировки волновой функции, необходимо найти значение константы A:
∫∫|ψ(x, y)|^2 dx dy = 1
Интегрируя по всей области, получим:
∫(0→L1)∫(0→L2) A^2*sin^2(π*x/L1)*sin^2(π*y/L2) dx dy = 1
Для упрощения вычислений, можно заметить, что функция ψ(x, y) является произведением двух функций, зависящих только от одной переменной:
ψ(x, y) = ψ(x)ψ(y), где ψ(x) = A*sin(π*x/L1) и ψ(y) = sin(π*y/L2)
Таким образом, можно разделить интеграл на два отдельных интеграла:
∫(0→L1)∫(0→L2) |ψ(x)|^2 |ψ(y)|^2 dx dy = ∫(0→L1) |ψ(x)|^2 dx * ∫(0→L2) |ψ(y)|^2 dy
Рассмотрим первый интеграл:
∫(0→L1) |ψ(x)|^2 dx = A^2 * ∫(0→L1) sin^2(π*x/L1) dx
Используя формулу для интеграла sin^2(x) = (1/2) - (1/2)*cos(2x), получим:
∫(0→L1) |ψ(x)|^2 dx = A^2 * [x/2 - (L1/(4π))*sin(2π*x/L1)](0→L1)
∫(0→L1) |ψ(x)|^2 dx = A^2 * [L1/2 - (L1/(4π))*sin(2π)]
Аналогично, для второго интеграла:
∫(0→L2) |ψ(y)|^2 dy = [L2/2 - (L2/(4π))*sin(2π)]
Теперь, подставляем значения интегралов в уравнение для нормировки:
A^2 * [L1/2 - (L1/(4π))*sin(2π)] * [L2/2 - (L2/(4π))*sin(2π)] = 1
Выражая A^2:
A^2 = 1 / [L1*L2 - (L1*L2/(4π))*sin(2π)]
Теперь, чтобы найти вероятность нахождения частицы в области 0
Разделяя интеграл на два отдельных интеграла:
P = ∫(0→L1/3) |ψ(x)|^2 dx * ∫(0→L2) |ψ(y)|^2 dy
Подставляем значения интегралов и константы A^2:
P = [L1/6 - (L1/(12π))*sin(2π)] * [L2/2 - (L2/(4π))*sin(2π)] / [L1*L2 - (L1*L2/(4π))*sin(2π)]
Таким образом, вероятность нахождения частицы в области 0
0
·
Хороший ответ
1 ноября 2023 10:30
Остались вопросы?
Еще вопросы по категории Физика
А1. В каком состоянии вещество занимает весь предоставленный объем и не имеет собственной формы? A. Только в жидком. Б. Только в газообразном. B. В...
Физика 1.Можно ли на концах стеклянной палочки получить одновременно разноименные заряды? 2.На щелковой нити висит заряженная бумажная гильза.Предлож...
1. Как можно наблюдать на опыте химическое действие тока? 2. Где используют тепловое и химическое действия тока?...
Почему при ударе магнит размагничивается? БЕЗ ДОМЕНОВ ПОЖАЛУЙСТА!...
Современные подводные лодки могут погружаться на глубину более 370 м. Определи силу давления толщи воды на выходной люк подводной лодки площадью 2 м2...