FY2045 Kvantemekanikk I Interaktiv pensumguide · H2026
Fremgang
0/5

Symboler

01 Lyskvantene og Bohr-modellen

Symbol Betydning Enhet
ν\nu Frekvensen Fotonet har energien hνh\nu. For en partikkel er ν=E/h\nu = E/h. Hz
λ\lambda Bølgelengden For en partikkel med impuls pp er λ=h/p\lambda = h/p. m
WW Frigjøringsarbeidet for metallet eV
θ\theta Spredningsvinkelen i Compton-relasjonen Ikke polarvinkelen θ\theta i kulekoordinater.
λC\lambda_C Comptonbølgelengden, h/mech/m_ec 2,432{,}43 pm for elektronet. pm
u(ν,T)u(\nu, T) Spektral energitetthet i et hulrom med temperatur TT Ikke u(r)=rR(r)u(r) = rR(r) i radiallikningen. J·s/m³
R∞R_\infty Rydbergkonstanten I Balmers formel 1/λ=R∞(1/n2−1/m2)1/\lambda = R_\infty(1/n^2 - 1/m^2) er nn og mm heltall med m>nm > n. m⁻¹

02 Postulatene, måling og impulsrommet

Symbol Betydning Enhet
Ψ(x,t)\Psi(x, t) Bølgefunksjonen som funksjon av posisjon og tid ∣Ψ∣2|\Psi|^2 er sannsynlighetstettheten. Ψ\Psi selv kan ikke måles.
ψ(x), ψn(x)\psi(x),\allowbreak\ \psi_n(x) Bølgefunksjonen når tida ikke er skrevet ut, og egenfunksjonen med indeks nn ψ(x)=⟨x∣ψ⟩\psi(x) = \langle x|\psi\rangle og ψn(x)=⟨x∣n⟩\psi_n(x) = \langle x|n\rangle.
mm Massen til partikkelen Ikke kvantetallet mm til JzJ_z. I ⟨m∣x^∣n⟩\langle m|\hat x|n\rangle er mm et nivå, og massen står i samme formel. kg
F, F^F,\ \hat F En observabel og operatoren som svarer til den Ved Ehrenfests teorem er F(x)=−V′(x)F(x) = -V'(x) kraften.
fnf_n Egenverdiene til F^\hat F, de mulige måleverdiene Skrives ff uten indeks når spekteret er kontinuerlig.
cnc_n Utviklingskoeffisienten, cn=⟨n∣ψ⟩c_n = \langle n|\psi\rangle ∣cn∣2|c_n|^2 er sannsynligheten for fnf_n. Ved degenerasjon cnic_{ni} med i=1,…,gni = 1, \dots, g_n.
⟨F⟩\langle F\rangle Forventningsverdien av FF I Diracnotasjon ⟨Ψ∣F^∣Ψ⟩\langle\Psi|\hat F|\Psi\rangle.
dτd\tau Volumelementet i integralet over alle koordinatene dxdx i én dimensjon.
H^\hat H Hamiltonoperatoren p^2/2m+V\hat p^2/2m + V. Ikke Hermitepolynomet HnH_n.
VV Potensiell energi, V(x)V(x) eller V(r)V(r) I et sentralsymmetrisk potensial avhenger VV bare av rr. J
[A^,B^][\hat A, \hat B] Kommutatoren A^B^−B^A^\hat A\hat B - \hat B\hat A Er den null, har operatorene felles egenfunksjoner.
gng_n Degenerasjonsgraden til egenverdien fnf_n
PnP_n Sannsynligheten for å måle fnf_n Ikke projeksjonsoperatoren P^n\hat P_n.
x^, p^\hat x,\ \hat p Posisjons- og impulsoperatoren [x^,p^]=iℏ[\hat x, \hat p] = i\hbar. I posisjonsrommet er p^=(ℏ/i) ∂/∂x\hat p = (\hbar/i)\,\partial/\partial x, i impulsrommet x^=−(ℏ/i) ∂/∂p\hat x = -(\hbar/i)\,\partial/\partial p.
Δx, Δp\Delta x,\allowbreak\ \Delta p Uskarpheten i posisjon og impuls (Δx)2=⟨x2⟩−⟨x⟩2(\Delta x)^2 = \langle x^2\rangle - \langle x\rangle^2. Produktet er minst ℏ/2\hbar/2, og grunntilstanden i oscillatoren når grensen.
ψp(x)\psi_p(x) Impulsegenfunksjonen, en plan bølge med impuls pp Deltafunksjonsnormert: ∫ψp′∗ψp dx=δ(p−p′)\int\psi_{p'}^*\psi_p\,dx = \delta(p - p').
Φ(p,t)\Phi(p, t) Bølgefunksjonen i impulsrommet ∣Φ∣2|\Phi|^2 er sannsynlighetstettheten for impulsen. Eksamensoppgaver skriver også ϕ(p)\phi(p).
δ(x), δnn′\delta(x),\allowbreak\ \delta_{nn'} Deltafunksjonen og Kronecker-deltaet δ(x−x′)\delta(x - x') er null unntatt i x=x′x = x'. δnn′\delta_{nn'} er 1 for n=n′n = n' og ellers 0.

03 Diracnotasjon

Symbol Betydning
∣ψ⟩, ∣Ψ,t⟩|\psi\rangle,\allowbreak\ |\Psi, t\rangle Tilstandsvektoren, uten og med tida skrevet ut
⟨a∣\langle a| Bravektoren, den duale vektoren til ∣a⟩|a\rangle Den duale vektoren til c ∣a⟩c\,|a\rangle er c∗⟨a∣c^*\langle a|.
⟨a∣b⟩\langle a|b\rangle Skalarproduktet, et komplekst tall Amplituden for å finne systemet i ∣a⟩|a\rangle når det er i ∣b⟩|b\rangle. ∣⟨a∣b⟩∣2|\langle a|b\rangle|^2 er sannsynligheten.
∣n⟩|n\rangle Energiegenvektoren med indeks nn ∣n⟩=∣ψn⟩=∣En⟩|n\rangle = |\psi_n\rangle = |E_n\rangle.
∣x⟩, ∣p⟩|x\rangle,\allowbreak\ |p\rangle Egenvektorene til x^\hat x og p^\hat p Deltafunksjonsnormerte og ingen fysiske tilstander. ⟨x∣ψ⟩=ψ(x)\langle x|\psi\rangle = \psi(x) og ⟨p∣ψ⟩=Φ(p)\langle p|\psi\rangle = \Phi(p).
1\mathbb{1} Enhetsoperatoren ∑n∣n⟩⟨n∣=1\sum_n |n\rangle\langle n| = \mathbb{1} settes inn for å bytte basis.
A^†\hat A^\dagger Den adjungerte operatoren til A^\hat A Operatoren er hermitesk når A^†=A^\hat A^\dagger = \hat A.
P^n\hat P_n Projeksjonsoperatoren ∣n⟩⟨n∣|n\rangle\langle n| Ikke sannsynligheten PnP_n.

04 Harmonisk oscillator

Symbol Betydning Enhet
ω\omega Vinkelfrekvensen til oscillatoren V=12mω2x2V = \tfrac12 m\omega^2x^2. Nivåene ligger ℏω\hbar\omega fra hverandre. s⁻¹
a, a†a,\ a^\dagger Senke- og heveoperatoren Dimensjonsløse og uten hatt; noen eksamensoppgaver skriver a^\hat a. I utledningen av dreieimpulsspekteret er aa egenverdien til J2J^2.
N^\hat N Talloperatoren a†aa^\dagger a
nn Nivået i oscillatoren, egenverdien til N^\hat N n=0,1,2,…n = 0, 1, 2, \dots Ikke nn i hydrogen, som starter på 1. I postulatene er nn bare en indeks for egentilstandene.
EnE_n Energien til nivå nn, ℏω(n+12)\hbar\omega(n + \tfrac12) E0=12ℏωE_0 = \tfrac12\hbar\omega er nullpunktsenergien. J
Hn(ξ)H_n(\xi) Hermitepolynomet av grad nn Ikke Hamiltonoperatoren H^\hat H.
ξ\xi Dimensjonsløs posisjon, mω/ℏ x\sqrt{m\omega/\hbar}\,x
α, ∣α⟩\alpha,\ |\alpha\rangle Den koherente tilstanden, med a∣α⟩=α∣α⟩a|\alpha\rangle = \alpha|\alpha\rangle Kompleks, α=∣α∣eiθ\alpha = |\alpha|e^{i\theta}, og ⟨n⟩=∣α∣2\langle n\rangle = |\alpha|^2. Ikke finstrukturkonstanten α\alpha.
U^(t,t0)\hat U(t, t_0) Tidsutviklingsoperatoren Unitær: U^†=U^−1\hat U^\dagger = \hat U^{-1}.
F^H(t)\hat F_H(t) Operatoren F^\hat F i Heisenbergbildet F^H=U^†F^U^\hat F_H = \hat U^\dagger\hat F\hat U. For oscillatoren er aH(t)=e−iωtaa_H(t) = e^{-i\omega t}a.

05 Dreieimpuls og hydrogen

Symbol Betydning Enhet
J⃗, Jx, Jy, Jz\vec J,\allowbreak\ J_x,\allowbreak\ J_y,\allowbreak\ J_z En dreieimpuls og komponentene av den Uten hatt, som stigeoperatorene. J2=Jx2+Jy2+Jz2J^2 = J_x^2 + J_y^2 + J_z^2. J·s
J±J_\pm Heve- og senkeoperatoren for dreieimpuls, Jx±iJyJ_x \pm iJ_y Endrer mm med ±1\pm 1. For banedreieimpulsen skrives de L±L_\pm.
jj Kvantetallet til J2J^2, med egenverdien ℏ2j(j+1)\hbar^2 j(j+1) j=0,12,1,32,…j = 0, \tfrac12, 1, \tfrac32, \dots Halvtallige jj hører til spinn.
mm Kvantetallet til JzJ_z og LzL_z, med egenverdien ℏm\hbar m m=−j,…,jm = -j, \dots, j i hele trinn, 2j+12j + 1 verdier. Ikke massen mm.
εijk\varepsilon_{ijk} Levi-Civita-symbolet +1+1 for xyzxyz og sykliske permutasjoner, −1-1 for de andre og 00 når to indekser er like. Ikke ε0\varepsilon_0.
L⃗, Lz, L2\vec L,\allowbreak\ L_z,\allowbreak\ L^2 Banedreieimpulsen r⃗×p⃗\vec r \times \vec p Uten hatt, som J⃗\vec J. Eksamensoppgaver skriver L^\hat{\mathbf L}. J·s
ll Kvantetallet til L2L^2, med egenverdien ℏ2l(l+1)\hbar^2 l(l+1) l=0,1,2,…l = 0, 1, 2, \dots, bare heltall. Eksamensoppgaver skriver også ℓ\ell.
r, θ, φr,\allowbreak\ \theta,\allowbreak\ \varphi Kulekoordinatene: avstanden fra origo, polarvinkelen og asimutvinkelen Ikke spredningsvinkelen θ\theta i Compton-relasjonen eller fasen θ\theta til α\alpha.
YlmY_{lm} Kuleflatefunksjonene Ylm=Θlm(θ) eimφY_{lm} = \Theta_{lm}(\theta)\,e^{im\varphi}.
R(r), u(r)R(r),\allowbreak\ u(r) Radialfunksjonen og u(r)=rR(r)u(r) = rR(r) Ikke Rydbergkonstanten R∞R_\infty eller energitettheten u(ν,T)u(\nu, T).
κ\kappa Hvor raskt en bunden tilstand avtar langt ute, −2mE/ℏ\sqrt{-2mE}/\hbar u∝e−κru \propto e^{-\kappa r} når E<0E < 0. m⁻¹
nn Hovedkvantetallet, som nummererer energinivåene i hydrogen n=1,2,3,…n = 1, 2, 3, \dots og l=0,…,n−1l = 0, \dots, n - 1. Ikke nivået nn i oscillatoren, som starter på 0.
EnE_n Energinivåene i hydrogen −13,6 eV/n2-13{,}6\ \text{eV}/n^2, med n2n^2 tilstander per nivå uten spinn. eV

06 Konstanter

Symbol Betydning Enhet
h, ℏh,\ \hbar Plancks konstant og ℏ=h/2π\hbar = h/2\pi J·s
ee Elementærladningen Hydrogenpotensialet er V(r)=−e2/4πε0rV(r) = -e^2/4\pi\varepsilon_0 r. C
ε0\varepsilon_0 Permittiviteten i vakuum F/m
mem_e Elektronmassen Radiallikningen skriver massen mm; for hydrogen er den mem_e. kg
a0a_0 Bohrradien 0,5290{,}529 Å. Å
α\alpha Finstrukturkonstanten α≈1/137\alpha \approx 1/137, dimensjonsløs. Ikke egenverdien α\alpha til en koherent tilstand.