• ベストアンサー

ハミルトニアン

L={m(r’^2+r^2θ’^2+r^2sin^2θΦ’^2)/2}-U(r) ハミルトニアン H=({Pr^2+(PΘ^2/r^2)+(PΦ^2/r^2sin^2θ)}/2m)+U(r) を証明。 わかる人助けてください(>_<)

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • yokkun831
  • ベストアンサー率74% (674/908)
回答No.1

運動エネルギー T, 位置エネルギー U ラグランジアンは, L=T-U (一般化座標と一般化速度を変数にとる) ハミルトニアンは, H=T+U (一般化座標と一般化運動量を変数にとる) ですから, 一般化運動量 Pr = ∂L/∂r = mr'  ∴r' = Pr/m Pθ= ∂L/∂θ= mr^2θ'  ∴θ' = Pθ/(mr^2) Pφ= ∂L/∂φ= mr^2sin^2θ・φ'  ∴φ' = Pφ/(mr^2sin^2θ) 以上をLの中のTに代入すれば終わりです。

ahixinn
質問者

お礼

ありがとうございました(^^)d 助かりました!

その他の回答 (2)

noname#171646
noname#171646
回答No.3

オイラー・ラグランジュ方程式を良く吟味しよう。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%82%A4%E3%83%A9%E3%83%BC%EF%BC%9D%E3%83%A9%E3%82%B0%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%A5%E6%96%B9%E7%A8%8B%E5%BC%8F L=T-U、H=T+U。TとUがそれぞれなんの関数か考えると、すぐわかる。

ahixinn
質問者

お礼

ありがとうございました(^-^)/

  • yokkun831
  • ベストアンサー率74% (674/908)
回答No.2

ごめんなさい,訂正です。 時間微分のドット「'」が抜けてました。 一般化運動量 Pr = ∂L/∂r' = mr'  ∴r' = Pr/m Pθ= ∂L/∂θ' = mr^2θ'  ∴θ' = Pθ/(mr^2) Pφ= ∂L/∂φ' = mr^2sin^2θ・φ'  ∴φ' = Pφ/(mr^2sin^2θ)

ahixinn
質問者

お礼

訂正までありがとうございます(^-^)

関連するQ&A

  • ハミルトニアンのユニタリー変換

     原子核が原点に位置する,電子数 Z 個の原子と,光との相互作用を表すハミルトニアンを考えているのですが,ミニマル結合ハミルトニアンのユニタリー変換の過程が良く分かりません.教えていただけないでしょうか? ミニマル結合ハミルトニアンを    H' = (1/2m) Σ_{j} { p_{j}+ e A (r_{j}) }^{2}      + (1/2) ∫σ(r) φ(r) dr      + (1/2) (εE^{2} + (1/μ)B^{2}) とします.ややこしい式ですが,右辺第 1 項にだけ注目するので,説明は控えさせて下さい.  このハミルトニアンに対し    U = exp {- (ie/h~) Σ_{j} ∫_{0}^{1} r_{j}・A (λ r_{j}) dλ}     = exp {- (ie/h~) Σ_{j} B (r_{j})} なるユニタリー演算子を用いて H = U^{-1} H' U というユニタリー変換を考えます.  ただし,h~ = h/2π であり,また ∫ の積分範囲は 0 から 1 まで.また r_{j} は電子の座標です.A (r) はベクトルポテンシャル演算子です.B は,A の積分表記が複雑なので置き換えただけの演算子です.また p_{j} = p = - ih~ ∇_{j} は運動量演算子です.  H' の右辺第一項に対しユニタリー変換を行うと    U~{-1} { p + e A (r_{j}) } U = p - e ∇_{j} B + e A (r_{j}) となるらしいのですが,なぜこうなるのかが分かりません.具体的には,U^{-1} e A U = e A となるのは分かるのですが,U^{-1} p U = p - e ∇ B となるのが,なぜだか分かりません.  どなたか,ご教授いただけないでしょうか?

  • ハミルトニアンの形

    md^2/dt^2φ=-αφ L(φ,φ')=Σ(mφ'^2-αφ^2/2)...φ'の'は微分の記号 一般化座標φに対する一般化運動量 ψ=Σζp のとき ハミルトニアンは H(φ,ψ)=Σψφ'-L(φ,φ')=Σ(ψ^2/(2m)+αφ^2/2) =Σ(ψ^2+m^2(ω(k))^2φ^2) となるようなのですが、最後の式においてなぜΣ(ψ^2/(2m)+αφ^2/2) の形になるのか、またなぜm^2(ω(k)が出てくるのか分からず困っています

  • 解析力学 正準方程式

    L={m(r’^2+r^2θ’^2+r^2sin^2θΦ’^2)/2}+U(r) 一般化運動量Pr, PΘ, PΦ を求める。 わかりません(T-T) わかる人どうかお願い致します(*_*)

  • ハミルトニアン

    放射線物理の勉強をしているところなのですが、3次元空間でのハミルトニアンでつまずいてしまいました。 1次元の場合はわかっているのですが、3次元空間でのハミルトニアンになるとわけがわからなくなってきました。さらに、「質量mの質点が3次元空間の原点から距離rに比例する力krで引かれながら運動する場合」という条件が付いていて更にわからなくなりました。 友人数人と考えましたが納得行くハミルトニアンが導き出せません。ヒントでも何でもいいのでお願いします。

  • 量子力学について

    2原子理想気体のモル比熱は2/5Rですが、 これを証明するのにハミルトニアンを用いて H=1/2m(px^2+py^2+pz^2)+1/2I(Pθ^2+pz^2/sin^2θ) より E=H=(kT/2)×5=5/2kT となっていました。 H=1/2m(px^2+py^2+pz^2)+1/2I(Pθ^2+pz^2/sin^2θ)の式の 導出を教えてください。 また参考サイトがあれば教えてください。

  • ハミルトニアンが負?

    ある本を読んでいて、 [T,H]=ihbarなるエルミート演算子Tが存在するならばH=p^2/2mの期待値が負になりうるということを示せ。 という問題がありました。どのように証明すればよいか教えていただけますでしょうか?よろしくお願いいたします。

  • 一次元原子鎖のハミルトニアン

    一次元原子鎖のハミルトニアン H=Σ_n (p_n)^2 / (2M) + K / 2Σ_n (q_n - q_n+1)^2 を量子化すると、H = Σ_k ħω_k (((b_k)^+)b_k +1/2),[b_k,(b_k')^+] = δ_kk' となることを計算したいのですが、教えてもらえないでしょうか。 参考となるページか何かでもいいです。お願いします。

  • ルジャンドル変換について質問です。

    ルジャンドル変換について質問です。 「ラグランジアンL=mv^2/2+qv・A-qφをルジャンドル変換して、ハミルトニアンH=(P-qA)^2/2m+qφを導け」という問題があるのですが、解いても答えが出ません。P=∂L/∂v=mv+qAなので、このPをルジャンドル変換したハミルトニアンに代入すると、H=vP-L=mv^2/2+qφとなってしまい、求めたいハミルトニアンと一致しません。どうすれば求めたいハミルトニアンになるか、わかる方がいましたら、教えてください。

  • ブロッホ波動関数

    波動関数 式(1) ψ=u*exp(ikr) 1電子ハミルトニアン 式(2) Hψ={(-h'/2m)∇^2+V}ψ=Eψ h'=h/2π 式(1),(2)より ブロッホ波動関数 式(3)[1/2m{p^2+2h’k・p+(h'^2)k^2}+V]u=Eu ψ,u,Hはrの関数 Eはkの関数 なぜ、式(3)になるか教えて下さい。 以下、自分の途中計算 式(2) {(-h'/2m)∇^2+V}ψ =-h'/2m(∂^2/∂r^2)ψ+Vψ =-h'/2m(∂^2/∂r^2)u*exp(ikr)+Vψ =-h'/2m(ik^2)u*exp(ikr)+Vψ ={(h'k^2)/2m+V}ψ となり式(3)の形になりません p=h'kを使っていると思います。 なぜ式(3)で内積が出で来るかがわかりません。 詳しい解説お願いします。

  • 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。