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波動方程式
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- 準自由電子近似の途中計算の質問
ゼミでテキスト発表があるのですが、シュレーディンガー方程式の途中計算で躓いています。 問題の箇所は シュレーディンガー方程式に3次元のフーリエ級数展開をした波動関数Ψ(r)とポテンシャルV(r)を代入し、この式でexp(k-(2π/a)n・r)の係数について恒等式を作るところです。 Ψ(r)=exp(ikr)ΣAn exp(-i(2π/a)n・r) V(r)=ΣVn exp(-i(2π/a)n・r) シュレーディンガー方程式 -h^2/2m▽^2ψ(r)+V(r)ψ(r)=Eψにこれらを代入して exp(k-(2π/a)n・r)の係数について恒等式を作ると [E-(h(エイチバー)^2/2m)k'^2]An=ΣAn'Vn-n' ( k'=k-(2π/a)n ) となるそうです。この恒等式を作る途中でシュレーディンガー方程式の第2項をどう処理すれば上記のようになるのかわかりません。どうしたらよいでしょうか?教えてください
- 固体中で原子核はトンネルしますか?
量子力学で波動関数といった時に、一つの電子に対して考えるのが通常(?)の量子力学ですが、陽子の波動関数というのもあるそうですね。 また2つの電子の波動関数は、個々の電子に関する波動関数のテンソルで表せましたが、それと同じ様に考えれば一つの原子核を対象とした波動関数は定義できる様に思えます。 なのでそのとき原子核の波動関数を支配する方程式はシュレーディンガー方程式であることに変わりはないということを考えました。 ここで質問したいことは、この議論は正しいのでしょうか?という点と、 またもしそうならば、金属などの固体中で原子核が電子の作るポテンシャルに対してトンネルすることもありうるのでしょうか??という点です。 これを定性的に考えると、原子核と電子との相互作用で電子よりも原子核のほうが「動きやすい」状況が必要だと思うのですが、この時の「動きやすさ」とは何なのでしょうか?電子がたくさんのバンド構造を持てば電子は「動きにくい」と考えてよいのでしょうか?また、そのような状況はありえますか? 部分的な回答で十分なので、どうかよろしくお願いします。
- 電子雲のCGモデルの色分けは何?
波動方程式から導かれる、電子軌道もしくは電子雲の CGで、2色に色分けされているのは何の意味があるの でしょうか?スピンの向きではなさそうだし、そもそ もこの計算は電子が1個だけの時に限定されるとも聞 きますし。 よろしくご教授願います。
- 物理化学の近似法
[一般教養]現代物理化学 という教科書をつかって勉強していますが 「他電子原子の電子構造」(持ってる人は9ページ) を説明する際に、 「電子間反発の項が含まれるためシュレディンガー方程式が厳密には解けなくなる。そのため近似を適用する。」 的なことがかかれてあって、 「原子全体の波動関数は個々の電子の波動関数の積として表され、 エネルギーは個々の電子のエネルギーの和として求められる。」 とかかれてます。なぜ波動関数は積で、エネルギーは和なのですか? 和なのはわかりますが、積になる意味がわかりません。よろしくお願いします
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- 化学
- momoji1007
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- 電子は円運動してない?
電子軌道の模索の当初は電子は軌道上を円運動するものとして 計算してたと思いますが、波動方程式から導かれる軌道の立体モ デルは円どころか球ですらない。 もう、電子は円運動なんぞしていないと言いきっていいですか?
- 波動性と粒子性の比較について
光の特徴である波動性と粒子性について、法則、現象、及び具体的現象について例をあげるとしたらどんなことがありますか? 波動性はホイヘンスの原理、ヤングの干渉が法則であり、現象としては空間の伝搬をし、具体的例として反射や屈折が考えられました。 また、粒子性では、マクスウェルの方程式、現象としてはフォトンであり、光電効果が考えられました。 その他の法則や現象について教えてください。 よろしくお願いします。
- 工学部(機械系)なんですが,
「基礎量子力学」の講義を受けて得られたことは 何かの役に立つのでしょうか。 波動関数やシュレディンガー方程式、 そこから求められたエネルギーの式、調和振動子 などを習ったのですが、感想を書けと言われて困っています。 電子の持つエネルギーや太陽の温度を求めたりと、あまり役に立たなさそうなのですが。
- 判りやすい物理化学の本(大学1年生です)
大学での授業を聞いていてもいまいち解らないので、参考書を探しています。 問題を解くというよりは物理化学というものが詳しく書いているものがいいです。 今はボーア半径をやっているも思ったら、なぜか波動方程式が出てきました。 教科書は「アトキンス 物理化学要論」です。
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- 化学
- chief_0527
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- 電子や光子の波動性と粒子性について
こんにちは、王次郎です ”光の物理”(小林浩一 著,東京大学出版会)p.35には、光の粒子性と波動性に関して以下の様に紹介されています。 『光の行動は、観測されるまでは空間に広がった波動、つまり電磁波の立場で考えなければならないし、観測されてはじめて、光は粒子、つまり光子としての顔を見せることになる。(中略)光が原子や電子あるいは一般には物質と出会い、エネルギーを交換するときには、光は粒子のように行動し、それ以外のときには波動のように振る舞うといってよいだろう。』 量子力学では、例えば電子の波動関数は、電場や磁場などの物理的な存在ではなく、状態(可能性)として空間に広がって存在しているとされていたと思います。光の波動性が、電磁場としての物理的な存在であるのに対して、電子などの粒子の波動性は波動関数で計算される状態の波であるとすると、電子や粒子の波動性と光の波動性は別物なのでしょうか? それから、光もシュレーディンガー方程式で波動関数が計算できるのでしょうか?
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- 物理学
- titeiking2014
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- 量子力学において運動量を微分演算子に代える物理的意味
量子力学をきちんと物理的,数学的に理解したいので,独学で量子力学を勉強しています.学部時代は量子力学の授業がなかったこともあり,正直分からないことだらけで不思議に思うことがたくさんあります. そのうちの一つとして,ある原子内の電子群を考え,ハミルトニアンHを持つ系だとすると,波動関数Ψの絶対値の二乗(存在確率)で存在する原子内にある一つの電子は,あるエネルギ準位(固有値)εしか取り得ないという考え方をシュレディンガー方程式 HΨ=εΨ で表される固有値問題に帰着するということをとりあえず納得したとすると,線型代数学で出てくる固有値問題 Ax↑=λx↑ のように「ある固有ベクトルx↑に対してある固有値λが決まる」 ということと似ているのでなんとなく分かります. 波動方程式からシュレディンガー方程式を導出していくこともなんとなく分かりました.分からないことは,シュレディンガー方程式の導出として,ハミルトニアンを波動関数に作用させ,ハミルトニアン中に含まれる運動量を微分演算子に代えれば,シュレディンガー方程式になっているということです.この方法は,結果として成り立つだけで,後付けくさいなあと感じました. 過去にも同じような質問をされていた方 http://oshiete1.goo.ne.jp/qa587812.html がいましたので見てみると,運動量を微分演算子に代えるのは数学的には導けるようですが,その導く過程が物理的には分かりにくいと感じました. 量子力学を勉強する前に基礎知識が不十分なのもあるとおもいます. なので,量子力学を勉強する前に習得するべき学問は何かと,どの順番で勉強すれば効率がよいかも教えていただきたいです. (1)量子力学において,運動量を微分演算子に代えることの物理的意味は?もっと一般的に,その他の物理量(角運動量,スピン角運動量など)を演算子に代えることの物理的意味は? (2)量子力学を勉強する前に習得するべき学問は何かと,それらをどの順番で勉強すれば効率がよいか? です.長くなりましたが,よろしくお願いいたします.
- 物理現象を支配する偏微分方程式の導出について
地震の波動とか流体、固体の内部応力と変位などの物理量を計算する場合の偏微分方程式の導出を考える場合、必ずといって良いほどテイラー展開が用いられると思います。そしてテイラー展開の高次の項をネグるような処理が行われると思います。極限操作とかいろいろな言い方がされていると思いますが。最終的に誘導された偏微分方程式は高次の項をネグるという近似がなされた式という風に見えます。しかしその方程式は現象を支配する完全な方程式とされていると思います。そこにギャップ(近似と完全)があるように思われます。完全といっても対象を連続体として近似していたりするわけですからそれほど完全でもないと思うのですが、式ができてしまえばそれに則って考察されていくわけですので、そのときはその式が憲法ほどの重みを持つように思います。私のイメージとしては無限小に漸近させるとき、収束するスピードが同じもの同士でバランスする式が方程式として成立することを数学が保証してくれると考えているのですが。(そのために解析学では高校の数学程度から極限を考えている) よろしくお願いします。
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- 物理学
- skmsk19410
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- 座標変換について
こんにちは 不変と共変が混同して、頭の中で整理出来ません。下記について教えて下さい。 質問1 ディラック方程式は、ローレンツ変換に対してそのままでは共変でないため、波動関数がローレンツ変換に対して共変や不変になるようなスピノルを取り入れています。ローレンツ変換に対して不変なスピノルをディラック方程式に作用させた場合、式全体はローレンツ変換に対して不変になるのでしょうか?それとも共変なのでしょうか? 質問2 具体的には (1) 一般相対論は、一般座標変換に対して、共変or不変なのでしょうか? (2) 一般相対論は、局所ローレンツ変換に対して、共変or不変なのでしょうか? (3) ディラック方程式は、局所ローレンツ変換に対して、共変or不変なのでしょうか? (4) ディラック方程式に4脚場を取り入れたスピノルを作用させると、一般座標変換に対して、共変or不変なのでしょうか?
- 分子軌道法
分子軌道法(HOMOとかLUMOとか結合性軌道、反結合性軌道、非結合性軌道、縮退度、1重項、3重項など)を勉強したいのですが無機化学の本を見ればよかったでしょうか?物理化学でしょうか?波動方程式から理解するため量子化学の本を読めばよいでしょうか?
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- 化学
- yohooosaka
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- 媒質中で光速が変わるとV=λfのどっちが変わる?
媒質中に光が入射した場合、真空中より光の速度がおそくなりますよね。その時、V=λfのどちらが変わってVが変わるんでしょうか?電磁波の反射、屈折をMaxwell方程式で扱うときは真空中のk、wと媒質中のk、wが同じでなければ波動の連続条件を満足できないとなっていたのですが。
- 半古典的近似(WKB近似)について
粒子の波動関数を Φ=exp(iS/h) として、これをシュレディンガー方程式に代入したものがプランク定数hについての恒等式だとして議論を進めますが、hは、古典的極限を考えるときは確かにパラメータですが(h→0としてよい)、式の中では定数なので何故このような論理がたつのかよくわかりません。 ここではhをどのように扱っているのでしょうか?
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- 物理学
- samidare01
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