عملگرهای خلق و فنا: تفاوت میان نسخهها
محتوای حذفشده محتوای افزودهشده
ابرابزار |
بدون خلاصۀ ویرایش |
||
خط ۱:
{{میانویکی-نیاز}}
'''عملگرهای خلق و فنا'''، عملگرهای ریاضی هستند که کاربردهای گستردهای در مکانیک کوانتومی، بخصوص در مطالعه نوسانگرهای هارمونیک و سیستمهای چند ذرهای دارند.[۱] یک عملگر فنا تعداد ذرات یک حالت مشخص را کاهش میدهد. یک عملگر خلق تعداد ذرات یک حالت مشخص را افزایش میدهد، و به عملگر فنا متصل میباشد. در بسیاری از زیر مجموعههای رشته فیزیک و شیمی از این عملگرها بجای تابعهای موج استفاده میشود
عملگرهای خلق و فنا میتوانند روی حالتهای انواع مختلف ذرات تاثیر بگذارند. برای مثال در تئوری شیمی کوانتومی، بر حالتهای الکترون تاثیر میگذارد. همچنین واکنش ویژهای درمقابل عملگرهای پلهای برای نوسانگرهای هارمونیک کوانتومی دارند. در مرحله بعدی عملگرهای افزاینده بعنوان عملگرهای خلق در نظر گرفته میشود. که یک کوانتوم انرژی را به سیستم نوسانگر اضافه میکند،(به همین شکل برای عملگر کاهنده). آنها میتوانند برای نشان دادن فوتونها به کار روند.
ریاضیات مربوط به عملگرهای خلق و فنا برای بوزونها با عملگرهای نوسانگر
== استنتاج فرمولهای نوسانگر
در زمینه نوسانگر هارمونیک کوانتوم، ما بار دیگر عملگرهای پلهای را بعنوان عملگرهای خلق و فنا در نظر میگیریم که کوانتوم ثابت انرژی را به سیستم نوسانگر اضافه و یا کم میکنند. عملگرهای خلق و فنا برای بوزونها (اسپین صحیح) و فرمیونها (اسپین نیمه صحیح) متفاوت است. زیرا تابع موج آنها دارای خواص هندسی متفاوتی هستند.
نخست مورد
:<math>\left(-\frac{\hbar^2}{2m} \frac{d^2}{d x^2} + \frac{1}{2}m \omega^2 x^2\right) \psi(x) = E \psi(x)</math>
خط ۲۱:
:<math> \frac{\hbar \omega}{2} \left(-\frac{d^2}{d q^2} + q^2 \right) \psi(q) = E \psi(q)</math>
توجه کنید که مقدار <math> \hbar \omega = h \nu </math> همان انرژی بدست آمده برای کوانتوم نوری است و پارانتزها
:<math> -\frac{d^2}{dq^2} + q^2 = \left(-\frac{d}{dq}+q \right) \left(\frac{d}{dq}+ q \right) + \frac {d}{dq}q - q \frac {d}{dq} </math>
خط ۵۵:
:<math> \hbar \omega \left(a^\dagger a + \frac{1}{2} \right) \psi(q) = E \psi(q)</math>
این بسیار آسانتر از شکل اولیه است. ساده کردن بیشتر این
با فرض اینکه
خط ۶۱:
<math>p = - i \frac{d}{dq}</math>
که در آن عملگر "P" همان عملگر تکانه بدون بعد است،
:<math> [q, p] = i \,</math>
|