• ベストアンサー

摂動論を用いた波動関数

電荷eを持つ一次元の粒子について Ho=p^2/2μ+μ^2x^2/2のハミルトニアンを考えます。電場によるポテンシャルはH1=eV=eεzです。 これの基底状態のエネルギーと波動関数を摂動論を用いて一次まで求めるのですが、エネルギーはなんとか求めることができました。さて波動関数についてですが、参考書をみると係数の求め方は乗っているのですが、係数がかかる波動関数の求め方がわからず困っています。ぜひ教えてください> <よろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • KENZOU
  • ベストアンサー率54% (241/444)
回答No.1

>波動関数についてですが、参考書をみると係数の求め方は乗っているのですが、係数がかかる波動関数の求め方がわからず困っています。 摂動論で使う波動関数は無摂動ハミルトニアンの固有関数で展開(適当な係数を掛けて)していますから、参考書には無摂動系での固有関数(波動関数)がでているはずと思いますが。 尚、ご質問の問題はStark効果を扱った問題と思います。これは大抵の量子力学の演習書に載っていると思いますので、一度図書館で調べられればいかがでしょうか。

関連するQ&A

  • 摂動論の適用限界ってどのくらい?

    量子力学の摂動論について質問です。 摂動H'がHに比べて十分小さい時摂動論の適用が可能だといっていますが、実際どの程度のオーダーまで可能なんでしょうか? 先生に聞いた話では、摂動によって波動関数ψk,エネルギーEokが変化するが、変化後の波動関数ψk’が摂動前の他の固有状態のEq(k≠q)と同じような値をもつほど変化させることはできない、そんな大きい変化は摂動として取り扱えないんじゃないかという事でした。 また、系が縮退しているときには1次摂動の波動関数の係数が発散してしまうとあったんですが、これも適用限界ですか?

  • 調和振動子の波動関数

    調和振動子のポテンシャル中にある相互作用していない2つの電子において量子数nのエネルギー固有状態を記述する波動関数ψn(x),スピン波動関数をφ^{±}とする。 I基底状態Etot=2*E1を記述する2電子波動関数を全てもとめよ II第一励起状態Etot=E1+E2を記述する2電子波動関数を全てもとめよ 上記の問題を考えているのですが,スレーター行列式に代入するとどちらも波動関数が0になって解が求まりません。 どのようにとけば2電子波動関数を求められますか?

  • 三次元球面ポテンシャル

    球対称なポテンシャルを考える。半径 a まではポテンシャルがゼロ、それより大きなところでは無限大であるような球対称なポテンシャルとする。このなかに存在する質量 m の粒子の基底エネルギーと対応する波動関数を求めよ。 こんな問題をしているのですが、基底で球対称なので、一次元の井戸型ポテンシャルと同じ形になり、求める関数F(r)=Aexp(ikr)+Bexp(-ikr) : (k=√2mE/h) だということは予想できるのですが、そのあと何を考えていけばいいのでしょうか。 基底エネルギーと対応する波動関数はどのようにだすのでしょうか。 お願いいたします。

  • 波動関数について(1次元)

    ポテンシャルU=0で1次元のシュレディンガー方程式を解くと、 波動関数は0<x<aにおいてΨ(x)=(√2/a)sin(nπx)/aとなり、エネルギーはE=(n^2h^2)/(8ma^2)となりますが、たとえばCH3-CH3とCH3-CH2CH3は上記の同じ式になるのでしょうか? CH3-CH(CH3)CH3のように1次元でない分子の時は、どういう波動関数になるんでしょうか?

  • 一次元の井戸型ポテンシャル中の自由粒子についてハミルトニアンを導くとこ

    一次元の井戸型ポテンシャル中の自由粒子についてハミルトニアンを導くところなんですが 全エネルギー E = p^2 / 2m + U(x) --(A) p <- -ih d/dx (hは棒付き) --(B) ∴ H^ = (-h^2 / 2m) d^2/dx^2 + U(x) --(C) において、 (1) (B)運動量演算子 -ih d/dx がいきなりでてくるのがわかりません。教科書など見てもこの導き方が載っていません この運動量演算子というのは波動関数に作用させると運動量になるというものなのでしょうか (2) (C)ハミルトニアンは演算子なのに、U(x)の部分はただのスカラーになっていますがいいのでしょうか (3) (1)で運動量演算子を波動関数に作用させたものが運動量ならば、波動関数に(C)を作用させたものは、(運動エネルギー)+(ポテンシャルエネルギー×波動関数)になってしまいませんか? そうするとシュレーディンガー方程式は (運動エネルギー)+(ポテンシャルエネルギー×波動関数)=(全エネルギー×波動関数) となって、次元が合わないような状況になってしまいませんか? 質問の意味がわからなかったらすぐ補足するので、1つでもいいので教えてください。よろしくお願いします。

  • 剛体ポテンシャルの摂動の問題ですが合ってますか?

    二次元剛体ポテンシャル V(x,y)=0 for |x|<(L/2) ,|y|<(L/2) V(x,y)=∞ otherwise について基底状態のエネルギー固有値と固有関数を求めた後 摂動ポテンシャルΔV(x,y)=axy、(a:摂動パラメータ)に対してエネルギーのずれを一次近似で求める問題です。 (解) Schrödinger方程式の解はu(x,y)=X(x)Y(y)と変数分離可能であるから X(x)=0 X(x)=A_x Cos[k x]+B_x Sin[k x] 境界条件X(±L/2)=0より非自明解が存在するためにはdet(・)=0より k_n=n_x π/Lである必要がある。 したがってエネルギー固有値はE_xn=ħ^2 π^2/(2 m L^2) n_x^2 完全性関係式によって規格化すると X_n(x)=√(2/L) Sin[n_xπx/L] for n_x=2,4,... X_n(x)=√(2/L) Cos[n_xπx/L] for n_x=1,3,... Y方向も同様にして Y_n(y)=√(2/L) Sin[n_yπy/L] for n_y=2,4,... Y_n(y)=√(2/L) Cos[n_yπy/L] for n_y=1,3,... 以上よりエネルギー固有値は E[n_x,n_y]=ħ^2 π^2/(2 m L^2) (n_x^2+n_y^2) と書ける。よって基底状態のエネルギー固有値は E[1,1]=ħ^2 π^2/(m L^2) 固有関数は u[1,1](x,y)=X_[1](x)Y[1](x)=(2/L) Cos[πx/L]Cos[πy/L] 摂動ハミルトニアンH'を考えるとH'=H_0+ΔV(x,y) 摂動論より基底状態のエネルギーE_0とすると一次近似は, E_0(1)=<u_0(0)|H'|u_0(0)>=<u_0(0)|H_0+ΔV(x,y)|u_0(0)>=E_0(0)+<u_0(0)|ΔV(x,y)|u_0(0)> したがってエネルギーのずれは ΔE=E_0(0)-E_0(1)=-<u_0(0)|ΔV(x,y)|u_0(0)>=-a (2/L)(∫{-L/2,L/2}x Cos[πx/L]^2 dx)(∫{-L/2,L/2},y Cos[πy/L]^2 dy)=0 と求まる。 上のように摂動論を考えたところエネルギーのずれがゼロになってしまいましたがこの問題の解答としてはこれで合ってるでしょうか。エネルギー変化がないということは摂動ハミルトニアンが非摂動ハミルトニアンに等しいということで理解すれば大丈夫ですか?

  • 摂動の1次までのエネルギーE(1)について。・・・

    摂動の1次までのエネルギーE(1)について。2次摂動によるエネルギー補正の効果について。この二つの問題の途中式が簡略化すぎて分かりません。。。 誰か教えてください。 (1)摂動の1次までのエネルギーE(1)は、真の基底状態のエネルギーEGより高いことを変分原理を用いて示せ (2)2つの準位しか考慮しなくてよい場合について、2次摂動によるエネルギー補正の効果を考えると、エネルギーの高い準位はより高く、低い準位はより低くなることを示せ

  • 粒子の波動関数について

    機械に弱くお手上げなので、どなたか教えてください。 問題は、 「井戸型ポテンシャルの中の粒子の波動関数を求め、基底状態からいくつかの固有値と固有関数をもとめよ」 です。 ポテンシャルエネルギーは、 V(x)=0・・・(|x|>a) V(x)=-V0・・・(|x|≦a) で与えられています。 この問題を、たとえば *運動方程式を積分する時* ――――― time stepを決める 初期位置と初速をあたえて ステップ数を決める do i=1, nstep ひとつのタイムステップを解く (ここでルンゲクッタ法のサブルーチンを使っても良い) 結果を出力する enddo(繰り返す) ――――― のような形でプログラムに書き下ろしたいのですが、どの様に書けば良いのか分かりません。 どなたか分かる方、よろしくお願いします。

  • 波動関数を求めてください。

    F(k)が図の写真のように波数k。を中心とする幅2/ρの区間だけで√ρ/2という値をもちます。ポテンシャルのない一次元軸上を運動する自由な電子を考え、波動関数Φ(x)=e^ikxという単一の波数であらわされるとします。 この波動関数Φ(x)をフーリエ変換を使って求めたいのですが、その際のF(k)はどのように表せばよいのでしょうか?? どなたか回答お願いします。

  • 波動関数の近似

    井戸型ポテンシャルの波動関数(基底状態)を、オイラー法を用いて数値的に出し、グラフにしました。オイラー法は近似なので誤差があると思うのですが、誤差がどのくらいあるのかを調べるべく解析的に出したグラフと比較したいのです。基底状態の波動関数を解析的に解いてエクセルにグラフとして表すにはどのようなことをすれば良いのでしょうか? 物理学については無知なので宜しくお願いします。