Trabalhando com tridimensional osciladores harmónicos
Na física quântica, quando você está trabalhando em uma dimensão, a partícula geral oscilador harmônico parece com a figura mostrada aqui, onde a partícula está sob a influência de uma força de restauração - neste exemplo, ilustrado como uma mola.
![Um oscilador harmônico.](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_1.jpg)
A força restauradora tem a forma Fx = -kxx em uma dimensão, onde kxé a constante de proporcionalidade entre a força sobre a partícula e a localização da partícula. A energia potencial da partícula como função da localização x é
![image1.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_1.png)
Isto também é por vezes escrito como
![image2.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_2.png)
Agora, dê uma olhada no oscilador harmônico em três dimensões. Em três dimensões, o potencial parece com isso:
![image3.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_3.png)
Agora que você tem um formulário para o potencial, você pode começar a falar em termos de equação Schr # de 246-dinger:
![image4.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_4.png)
Substituindo na para o potencial de três dimensões, V (X, Y, Z), Dá-lhe esta equação:
![image5.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_5.png)
Tome esta dimensão por dimensão. Porque você pode separar o potencial em três dimensões, você pode escrever
![image6.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_6.png)
Portanto, o Schr # equação 246-dinger parece com isso para x:
![image7.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_7.png)
Resolver essa equação, você receber essa solução seguinte:
![image8.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_8.png)
Onde
![image9.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_9.png)
e nx = 0, 1, 2, e assim por diante. o Hnx termo indica um polinômio hermite, que se parece com isso:
H0(x) 1 =
H1(x) = 2x
H2(x) 4 =x2 - 2
H3(x) 8 =x3 - 12x
H4(x) = 16x4 - 48x2 + 12
H5(x) = 32x5 - 160x3 + 120x
Portanto, você pode escrever a função de onda como esta:
![image10.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_10.png)
Isso é uma forma relativamente fácil para uma função de onda, e é tudo possível graças ao fato de que você pode separar o potencial em três dimensões.
E sobre a energia do oscilador harmônico? A energia de um oscilador harmónico unidimensional é
![image11.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_11.png)
E, por analogia, a energia de um oscilador harmónico tridimensional é dada pela
![image12.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_12.png)
Note que se você tiver um oscilador harmônico isotrópico, onde
![image13.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_13.png)
a energia parecida com esta:
![image14.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_14.png)
Quanto ao potencial cúbico, a energia de um oscilador harmónico isotrópico 3D é degenerada. Por exemplo, E112 = E121 = E211. Na verdade, é possível ter mais de degenerescência tríplice para um oscilador harmônico isotrópico 3D - por exemplo, E200 = E020 = E002 = E110 = E101 = E011.
Em geral, a degenerescência de um oscilador de harmónica é isotrópica 3D
![image15.png](https://img.aborrecido.ru/dummy/working-with-three-dimensional-harmonic_15.png)
Onde n = nx + ny + nz.