ВУЗ:
Составители:
µ
r =
p
x
2
+ y
2
+ z
2
r U(r) = U(|r|) = U(r)
ˆ
HΨ(r) = EΨ(r)
ˆ
H =
ˆp
2
r
2µ
+
ˆ
L
2
2µr
2
+ U(r),
ˆp
r
= −i}
1
r
∂
∂r
r = −i}
µ
∂
∂r
+
1
r
¶
,
ˆ
L
2
= −}
2
½
1
sin θ
∂
∂θ
µ
sin θ
∂
∂θ
¶
+
1
sin
2
θ
∂
2
∂ϕ
2
¾
= −}
2
∇
2
θ,ϕ
Ãëàâà 1 Òðåõìåðíûå çàäà÷è. Äâèæåíèå â öåíòðàëüíîì ïîëå 1.1 Îáùèå ïîëîæåíèÿ Óðàâíåíèå Øðåäèíãåðà ÿâëÿåòñÿ óðàâíåíèåì âòîðîãî ïîðÿäêà â ÷àñòíûõ ïðîèçâîäíûõ. Åñëè ôèçè÷åñêàÿ ñèñòåìà îáëàäàåò ìíîãèìè ñòåïåíÿìè ñâî- áîäû, òî çàäà÷à íàõîæäåíèÿ ñîáñòâåííûõ ôóíêöèé è ñîáñòâåííûõ çíà- ÷åíèé ñòàíîâèòñÿ ãîðàçäî áîëåå òðóäîåìêîé ïî ñðàâíåíèþ ñ îäíîìåðíûì ñëó÷àåì. Îäíàêî íàëè÷èå ó ãàìèëüòîíèàíà îïðåäåëåííûõ ñâîéñòâ ñèììåò- ðèè ïîçâîëÿåò â ðÿäå ñëó÷àåâ ñóùåñòâåííî îáëåã÷èòü ðåøåíèå óðàâíåíèÿ. Ìîæåò îêàçàòüñÿ, ÷òî óäà÷íàÿ çàìåíà ïåðåìåííûõ ïðèâåäåò ê óðàâíå- íèþ â ÷àñòûõ ïðîèçâîäíûõ ñ ðàçäåëÿþùèìèñÿ ïåðåìåííûìè; çàäà÷à íà ñîáñòâåííûå ôóíêöèè è ñîáñòâåííûå çíà÷åíèÿ ðàñïàäàåòñÿ ïðè ýòîì íà íåñêîëüêî çàäà÷ ñ ìåíüøèì ÷èñëîì ïåðåìåííûõ, ò.å. áîëåå ïðîñòûõ. Òàêàÿ ñèòóàöèÿ èìååò ìåñòî ïðè ðåøåíèè çàäà÷è î ÷àñòèöå ìàññû µ, äâèæóùåéñÿ â öåíòðàëüíî-ñèììåòðè÷íîì ïîëå, êîãäà p ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ çàâèñèò îò ðàññòîÿíèÿ äî ñèëîâîãî öåíòðà r = x2 + y 2 + z 2 , íî íå îò íàïðàâëåíèÿ ðàäèóñ-âåêòîðà r (U (r) = U (|r|) = U (r)).  ýòîì ñëó÷àå ñòàöèîíàðíîå óðàâíåíèå Øðåäèíãåðà ĤΨ(r) = EΨ(r) (1.1) èç-çà ñôåðè÷åñêîé ñèììåòðèè ïîòåíöèàëà óäîáíî ðåøàòü â ñôåðè÷åñêîé ñèñòåìå êîîðäèíàò ñ ãàìèëüòîíèàíîì p̂2r L̂2 Ĥ = + + U (r), (1.2) 2µ 2µr2 ãäå µ ¶ 1 ∂ ∂ 1 p̂r = −i} r = −i} + , (1.3) r ∂r ∂r r ½ µ ¶ ¾ 1 ∂ ∂ 1 ∂2 L̂2 = −}2 sin θ + 2 2 = −}2 ∇2θ,ϕ (1.4) sin θ ∂θ ∂θ sin θ ∂ϕ 3