Teil 2 Einfache Anwendungen der QMVorwortEinleitung1. Verallgemeinerung der Wellengleichung2. Der Operator für den Impuls3. Der Orts - Operator4. Das Teilchen im Kasten5. Bewegung in zwei Dimensionen6. Die harmonische Schwingung7. Umlauf in zwei Dimensionen8. Mathematische Werkzeuge9. Umlauf in drei Dimensionen10. KugelflächenfunktionenZum Schluss Über die Ursache der SchwerkraftWas ist LadungDas Wasserstoffmolekül – IonDie KernkraftElementare StrukturenTeil 1 Einstieg in die Quantenmechanik (QM)Teil 2 Einfache Anwendungen der QMTeil 3 Weiterführende QMDas energieerhaltende GravitationsgesetzTheoretische Untersuchung der Rydbergkonstante des WasserstoffatomsÜber die innere Struktur der ElektronmasseÜber die innere Struktur des NeutronsÜber den Zusammenhalt der Nukleonen im AtomkernElementar-Physikalische Aufsätze |
2. Der Operator für den ImpulsUm aus einer Wellenfunktion y Informationen über den Wert einer bestimmten Observablen (ist die übliche Bezeichnung für die messbare Konstante, mit dem die Wellenfunktion y zu multiplizieren ist) zu erhalten, müssen wir zunächst die Form des Operators kennen, der dieser Observablen entspricht (d. h. die auf ein Ensemble von QO mit der untersuchten Eigenschaft, hier Impuls p repräsentiert durch den Impulsoperator Wie versuchen es auch hier mit der Wellengleichung Diese Gleichung ergibt sich aus Gl. (9), wobei B=0 gesetzt wurde. Die erste Ableitung ergibt sich zu Dies bedeutet, dass die erste Ableitung der Wellenfunktion mit dem Faktor „h quer dividiert durch i“ zu multiplizieren ist. Durch Einsetzen der beiden Ausdrücke in Gl. (12) ergibt sich Bisher haben wir die Wellenfunktion Gl. (9) für den Fall A=0 bzw. B=0 untersucht. In beiden Fällen konnten wir zeigen, dass es sich um eine Eigenfunktion des Impulsoperators handelt. Wir wollen nun die Wellenfunktion Gl. (9) für den Fall A=B untersuchen. Die Untersuchung dieses Falles wird uns über den Begriff der Überlagerung (Superposition) zweier (jeweils einzeln bereits als gültig bewiesener) Wellenfunktionen zu den Begriffen normierte Wellenfunktion und Erwartungswert des Operators führen sowie zu dem damit verbundenen mathematischen Lösungsverfahren. Die Wellenfunktion für den Fall A=B lautet: Wenn wir jedoch auf diese Funktion den vg. Impulsoperator wirken lassen, erhalten wir über die Schrödinger-Gleichung
Die Funktion Diese Schreibweise bedeutet: Integriere das Produkt aus Wellenfunktion und Operator der Wellenfunktion. Das Ergebnis ergibt den Erwartungswert des Operators. Diese Aussage lässt sich leicht beweisen: Wenn nämlich y eine normierte Wellenfunktion des Operators Da w den mit der Versuchsanordnung ermittelten Messwert der untersuchten physikalischen Größe darstellt, der in der Mathematik als Eigenwert des Operators bezeichnet wird, kann w als Konstante vor das Intergral gezogen werden. Da das verbleibende Integral für eine normierte Wellenfunktion aber per Definition gerade 1 ist, ergibt sich der Ausdruck Wir prüfen nun nach, ob diese mathematische Methode zur Berechnung des Erwartungswertes Doch nun wieder zurück zur linearen Superposition. Wenn also die Funktion y keine Eigenfunktion des betrachteten Operators ist, so können wir sie trotzdem als lineare Superposition ihrer anteiligen Eigenfunktionen schreiben. Hierzu nehmen wir der Einfachheit halber an, y sei die Summe zweier Eigenfunktionen gemäß Hieraus folgt Mit dem Weglassen des Ausdrucks |
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