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7/24/2019 Bc0103 Aula 07 Função de Onda Interpretação Probabilistica e o Principio Da Incerteza
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•
•
Ψ (x, t)
Ψ
Ψ
•
Ψ
• m p
λ = h
p
Ψ (x, t) = A ei(kx−wt) = A eik(x−vt)
A v = wk
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Ψ
Ψ A
A cos (kx − wt) .
v = w/k = wλ/2π
x
1 2 3 4 5 6 x
1.0
0.5
0.5
1.0
y0
Ψ
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k A (k)
Ψ
Ψ −→
y (x, t)
E (x, t) Ψ
•
vg = dw
dk
E = hν = w
p = h
λ=
h
2π λ2π
= k
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E = p2
2m=
2k2
2m= w
⇒ w = k2
2m
vg = d
dk
k2
2m
=
km
= pm
vfase = λν = w
k=
k
2m=
p
2m=
v
2
vg vfase w = kvfase
vg = dw
dk= vfase + k
dvfase
dk
w = E/ = k2
2m
vfase = wk =
k2m = v2
kdvfase
dk=
k
2m=
v
2
vg = p/m = v
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dvfase
dk= 0 =⇒ vg = vfase
⇒ vg = vfase
K = p2
2m, p = mv ,
v c
E =
p2c2 + m2c4 , p = mv
1 − v2
c2
w = w (k)
p =
k
w = E
=
1
p2c2 + m2c4
= 1
2k2c2 + m2c4
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vg = dw
dk=
2c2k
E =
c2 p
E
p = mv
1 − v2
c2
p2(1 − v2
c2) = m2v2
v2
m2 +
p2
c2
= p2
⇒ v2 = c4 p2
p2c2 + m2c4 =
c4 p2
E 2 = v2
g
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•
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I = cρ
= c0 | −→E |2
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P (x) ∼| E |2
•
•
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• P 1 P 2
P 1 + P 2
x
P 12 = P 1 + P 2
• Ψ (x, t)
P (x)
≡|Ψ
|2= Ψ∗Ψ
Ψ∗Ψ
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P (x) dx =| Ψ |2dx
x x + dx
P 1 = | Ψ1 |2
P 2 = | Ψ2 |2
P 12 =| Ψ1 + Ψ2 |2
= P 1 + P 2
P (x) =| Ψ |2
Ψ (x , y , t)
P (x , y , t) =| Ψ (x , y , t) |2
t
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P (x , y , t)
•
∆x
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•
−→
k
k p
p = k = h
2π
2π
λ=
h
λ
∆x → ∆k
Ψ (x, t) = A ei(kx−wt)
k
∆x −→ ∆k
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∆x ∆k
∆x
∼
1
∆k
∆x ∆k = 2π
x
∆x x
∆x
k
A (k)
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Ψ (x, t) =
ˆ +∞
−∞A (k) e
i(kx−wt)dk
A (k)
k
∆x
∆x ∆k
A (k)
A (k) = 1
2√ πδ
k
−δ
≤k
≤k + δ
0 k < k − δ, ou k > k + δ
| A (k) |2 k
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t = 0
Ψ (x, 0) =
ˆ +∞
−∞A (k) e
ikxdk =
ˆ k+δ
k−δ
1
2√
πδe
ikxdk
= e
ikx sin δx
√ πδx
P (x, 0) =| Ψ (x, 0) |2= sin2 δx
πδx2
∆x ≈
π
δ=⇒ ∆x ∆k ≈ 2π
∆k = 2δ
p = k
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∆x ∆ p ≈ 2π
∆
∆k
1λ = k
2π
∆x
∆k
x = 0 t = 0
x = 0
∆x x = 0
t = 0
∆x
∆x P (x) =| Ψ |2
∆ p
k
∆ p = ∆k
k
| A (k) |2
A (k) k | A (k) |2
k p = k | A (k) |2
f ( p) f ( p) = 2π | A
p
|2
p
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x δ → ∞ ∆x → 0, ∆ p → ∞
k δ → 0 ∆x → ∞, ∆ p → 0
∆x ∆ p
∆x ∆ p ≥
2
•
w
f (x, t) = eikx−iwt
x = 0
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f (0, t) ≡ f (t) = e−iwt
f (t) =
ˆ +∞
−∞A (w) e−iwt
dw
A (w)
A (w) =
1 w − δw ≤ w ≤ w + δw
0 w < w − δw, ou w > w + δw
|f (t)
|2
|A (w)
|2
∆w ∆t ≈ 2π
E = w
∆E ∆t ≈ 2π .
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∆x ∆
∆x ∆k ∼ 1
∆w ∆t ∼ 1
∆x
1∆k ∆w
1∆
∆x ∆k ≥ 1
2
∆w ∆t ≥ 12
∆x ∆ px
≥
2
∆E ∆t ≥
2
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y z
∆y ∆ py ≥
2
∆z ∆ pz ≥
2
Ψ (x, t) = A ei(kx−wt) = A ei2π(xλ
−νt)
∆x
px = hλ = kx ∆ px = ∆kx
∆x = ∞ ⇒ ∆ px = 0
∆E = h∆ν
∆t
∆E = 0 ⇒ ∆t = ∞
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•
↓↑
∆x ∆ p ≥
2
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pγ = h
λ
2θ
⇒ px
− pγ sinθ
≤ px
≤ pγ sinθ
⇒∆ px = 2 pγ sinθ = 2
h
λsinθ
λ → ∆ px
∆ px
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x
∆x
∆x sinθ = λ
⇒ ∆x = λsinθ
∆ px∆x = 2h
λ
sinθ × λ
sinθ
= 2h >
2 ∆x λ ∆ px
⇒ ∆x ∆ px
• ∆x ∆ p
P (x) f ( p)
P (x) =| Ψ (x) |2
f ( p)
Ψ (x) =ˆ +
∞−∞
A (k) eikxdk =ˆ +
∞−∞
1
A
p
e i p xdp
f ( p) = 2π
| A
p
|2 .
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∆x ∆ p
∆x ∆ p =
2
∆x = σx =
(x − x)2
=
x2 − (x)2
∆ p = σ p =
p2
− ( p)2
.
σx,p
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v = 103m/s 0.1%
me = 9.1 × 10−31kg
∆ pe = me∆v =
9.1 × 10−31
kg×10−
3
×10
3
m/s = 9.1×10−31
kg
∆x ≥
2∆ p=
1.05 × 10−34J · s
1.82 × 10−30kg · m/s= 0.58 × 10−4m = 0.058 mm
106
m = 1 g v = 103m/s
0.1%
∆ p = m∆v = 10−3kg× 10−3 × 103m/s = 10−3kg · m
s
∆x ≥
2∆ p=
1.05 × 10−34J · s
2 × 10−3kg · m/s= 0.55 × 10−31m
L
∆ p = 0
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∆x = L
∆ p ≥
2L
(∆ p)2 ≥ p2 − ( p)2
p = 0
E min > (∆ p)2
2m
=
2
8m L2
= 1
(2π)
2
h2
8m L2
n2
λn = L =⇒ pn = h/λn = n h/2L
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E n = p2
n
2m=
n2h2
8m L2, n = 1, 2, ...
E min > 1
(2π)2 E 1
n = 1
• L ∼ 1A
E min >
2
2me L2 ≈ 3.8 eV
E 1 = h2
8me L2 =
(6.63)2 × 10−68J 2 · s2
8 × 9.1 × 10−31kg × 10−20m2
= 0.6 × 10−17J ≈ 38 eV
•
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∆x → 0 ∆ p → ∞
∆x = a
(∆ p)2 = p2 − p2
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∆x (∆ p)
(∆ p)2 ≈ p2
∆x ∆ p ≥
2
(∆ p)2 ≥ 2
4a2
p2
p2 ≈
2
4a2
E = p2
2m− e2
4π0r
E =
2
8m a2 − e
2
4π0a
dE
da= −
2
4m a3 +
e2
4π0a2 = 0
⇒ a = 14
4π0
2
m e2
= a0
4 ≈ 0.13
o
A
a0 = 0.533o
A
r > a
2a0 ≈ 1o
A
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E > E = 2m
2
e2
4π0a2
2
− 4m
2
e2
4π0
2
= −2m
2 e2
4π0
2
= −54.4 eV
E 0 = −13.6 E 0 > E
∆x ∆ p ≈ a = a0 E = E 0
•
∆E ∆t ≥
2
∆w ∆t ≥ 1
2
∆t
∆w ∆ν
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∆t
∆ν
∆E
∆t
∆t≥
2∆E
τ ∼ 10−8s
∆t =
∆E ≥
2∆t= 1.05 × 10−34J · s
2 × 10−8s= 0.525 × 10−26J
≥ 0.33 × 10−7eV
∆ν = ∆E
h≥ 0.525 × 10−26J
6, 63 × 10−34J · s= 8 × 106s−1
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3s
589.0 589.
3 p 3 p32
3 p12
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∆ν
∆ν ν
= 8 × 106s−1
cλ
= 8 × 106s−1 × 589 × 10−9
3 × 108 = 1.6 × 10−8
589.0
E 3 p − E 3s ≈ hν = ∆E
∆ν ν
= 0.33 × 10−7eV
1.6 × 10−8 = 2.1 eV
∼ ∆E E
∆E ≥
2τ
τ
τ ∼
2∆E
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W
e+e− → W +W − → qqqq ou qqlν
• ⇒
∆y
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y
∆y py
∆y sinθ = λ
∆ py ≈ 2 py = 2 p sinθ = 2 p λ
∆y
p = hλ
∆ py = 2h
∆y=⇒ ∆ py∆y = 2h >
2
∆ py
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Ψ (x) k A (k)
Ψ (x) =ˆ +
∞−∞ A (k) eikx
dk
P (x) =| Ψ (x) |2 =
ˆ +∞−∞
A∗
k
e−ikx
dk ˆ +∞
−∞A (k) e
ikxdk
ˆ +∞
−∞| Ψ (x) |2 dx =
ˆ +∞
−∞dkA∗
kˆ +∞
−∞dk A (k)
ˆ +∞
−∞e−i
k−k
xdx
=
ˆ +∞−∞
dk ˆ +∞
−∞dk A
∗ k
A (k) 2πδ
k − k
=
ˆ +∞−∞
dk 2π | A (k) |2=
ˆ +∞−∞
dp2π
| A
p
|2
δ
k − k
= 12πˆ +
∞−∞ e−ik
−kx
dx
ˆ +∞−∞
dkA∗ k A (k) δ
k − k
= A∗ (k) A (k)
ˆ +∞−∞
P (x) dx =
ˆ +∞−∞
dp f ( p)
P (x) =| Ψ (x) |2
2π
p
2