Como encontrar a eigenstate energia de um oscilador harmônico no espaço posição

Na física quântica, é possível usar operadores para determinar a eigenstate energia de um oscilador harmônico no espaço posição. O encanto de usar os operadores uma

e

é que, dado o estado fundamental, | 0 gt ;, os operadores permitem que você encontrar todos os estados de energia sucessivas. Se você quiser encontrar um estado animado de um oscilador harmônico, você pode começar com o estado fundamental, | 0 gt ;, e aplicar o operador de elevação,

Por exemplo, você pode fazer isso:

E assim por diante. Em geral, você tem essa relação:

você não pode obter um eigenstate espacial deste eigenvector? Algo como

não apenas | 0 gt ;? Sim você pode. Em outras palavras, você quer encontrar

Então, você precisa as representações de

Video: Cap15 - 05 - Oscilador Harmônico Forçado (OHF)

no espaço posição.

o p operador é definido como

Porque

você pode escrever

Video: Tema 10 - Movimento Harmônico Simples (MHS) | Aula 03 - Equação do movimento

e escrita



isso se torna

Ok, o que sobre a uma operador? Você sabe disso

E essa

Assim sendo,

Você também pode escrever esta equação como

Ok, então isso é uma na representação posição. O que é

Que acaba por ser esta:

Video: MHS 004 - MOVIMENTO HARMÔNICO SIMPLES - MASSA MOLA - CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA - GRÁFICOS

Agora é a hora de ser inteligente. Você quer resolver | 0 gt; no espaço de posição, ou lt; X | 0 gt ;. Aqui é a parte inteligente - quando você usa o operador de redução, uma, on | 0 gt ;, você tem que obter 0, porque não há nenhum estado mais baixo do que o estado fundamental, por isso uma | 0 gt; = 0. E aplicar o lt; X | bra dá-lhe lt; X | uma | 0 gt; = 0.

Isso é inteligente, porque ele vai dar-lhe uma equação diferencial homogênea (isto é, aquele que é igual a zero). Primeiro, você substituir uma:

Multiplicando ambos os lados por

dá-lhe a seguinte

A solução para esta equação diferencial é compacto

Isso é uma função gaussiana, de modo que o estado fundamental de um oscilador harmônico mecânica quântica é uma curva de Gauss, como você vê na figura.

O estado fundamental de um oscilador harmônico mecânica quântica.
O estado fundamental de um oscilador harmônico mecânica quântica.

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