Задачи по квантовой механике. Часть 2. Алмалиев А.Н - 3 стр.

UptoLike

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
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