19057

Математические основы квантовой механики: линейные пространства, операторы, матрицы

Практическая работа

Физика

Семинар 1. Математические основы квантовой механики: линейные пространства операторы матрицы функция Дать определения: линейных пространств дискретного и непрерывного базиса скалярного произведения. Привести примеры пространств. Дать определения оператора лин...

Русский

2013-07-11

171 KB

4 чел.

Семинар 1. Математические основы квантовой механики: линейные пространства, операторы, матрицы, -функция

Дать определения: линейных пространств, дискретного и непрерывного базиса, скалярного произведения. Привести примеры пространств. Дать определения оператора, линейного оператора, сопряженного оператора, эрмитового оператора, унитарного оператора. Суммы и произведения операторов. Коммутатора операторов. Дать определение матрицы оператора, определения суммы и произведения матриц.

Дать определение -функции. Обсудить недостатки этого определения с точки зрения математического анализа.

Цель занятия – вспомнить основные понятия линейной алгебры, использующиеся в квантовой механике

Задача 1. Рассмотреть следующие операторы, действующие в линейном пространстве дифференцируемых функций одной действительной переменной: а)  - оператор умножения на функцию  (при действии оператора  на произвольную функцию  получается функция ); б)  - оператор однократного дифференцирования; в)  - оператор возведения в квадрат. Какие из перечисленных операторов являются линейными?

Задача 2. Найти результат действия на функцию  операторов, равных произведению любых двух операторов из перечисленных в задаче 1.1., взятых как в одном, так и в обратном порядке. Какие из перечисленных в задаче 1.1. операторов коммутируют?

Задача 3. Доказать, что , где  и  линейные операторы.

Задача 4. Вычислить коммутатор , где  - оператор умножения на координату.

Задача 5. Вычислить коммутатор , где оператор  определен в задаче 1,  - оператор четности, который меняет знак аргумента функции, на которую он действует: .

Задача 6. Доказать, что оператор , действующий в линейном пространстве функций, определенных на интервале , в котором определено скалярное произведение, является эрмитовым.

Задача 7 Доказать, что сумма эрмитовых операторов - эрмитов оператор.

Задача 8. Доказать, что матрицей единичного и нулевого операторов, действующих в -мерном линейном пространстве, являются единичная и нулевая матрицы размерности .

Задача 9. Пусть  - ортонормированный базис в некотором линейном пространстве. Найти матричные элементы матрицы оператора , действующего в этом пространстве, если известен результат действия оператора  на базисные элементы.

Задача 10. Доказать, что сумме и произведению операторов отвечает сумма и произведение их матриц.

Задача 11. Пусть, матрица некоторого оператора  известна. Найти матрицу оператора .

Задача 12. Рассмотреть функцию  и исследовать ее предел при . Убедиться, что такой предел можно рассматривать как -функцию от .

Задача 13. Вычислить интегралы

 и   

где  - непрерывная функция координат,  - некоторое число.

Задача 14. Доказать формулу


Домашнее задание

1. Пусть . Найти операторы  и .

2. Доказать, что оператор четности , действующий в линейном пространстве функций одной переменной, определенных на симметричном относительно начала координат интервале  - эрмитов.

3. Матрица некоторого оператора , действующего в трехмерном пространстве, имеет вид

Как изменится матрица оператора , если от базиса ,  и  (в котором и задана матрица ) перейти к новому базису ,  и , связанному со старым базисом следующими соотношениями

?

4. Вычислить интеграл

где  - производная дельта-функции,  - некоторое число.

3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53474. Оптимизация процедуры Newman_sort, особенности 19.39 KB
  Формирование результирующего упорядоченного массива осуществляется по этапам. На нулевом этапе считаем, что т исходный массив состоит из кусков, содержащих не менее одного элемента.
53475. Ценностно-ролевая готовность выпускников ВУЗа и персонала промышленного предприятия к работе в условиях инноваций 69.42 KB
  Цель работы: Выявить характеристики ценностно–ролевовой готовности выпускников ВУЗа (на примере финансового факультета и факультета социальных наук ) к работе в условиях инноваций.
53476. Учебное пособие по истории средних веков 2.21 MB
  Урок 5: Образование Франкского государства. Возникновение ислама образование единого государства. Урок 32: Образование централизованного государства в Англии. Урок 36: Завершение складывания централизованного государства в Англии.
53477. Жива історія школи 48 KB
  2012 рік Жива історія школи Мета. Познайомити учнів зі сторінками історії школи через спілкування з випускниками вчителями батьками в телестудії. Дорогі гості шановні колеги сьогодні ми зібралися у кабінеті історії з особливої нагоди відзначити День народження нашої школи. День народження школи це свято всього села Васильківське а також сіл Запоріжжя Русаково Куніново Сидоренково.
53478. Ігровий майданчик на уроках української літератури (5 клас) (розділ «Історичне минуле нашого народу») 238.5 KB
  Але є ще в нас орли Та не тут не в цій палаті А в мужицькій простій хаті Запитання. А тут бємо в мури вже більше як тиждень мури нітрохи не подаються Що се Якісь чари Запитання. Погляньте: став як дуб І стукає в ворота Змій виглянув з вікна І сипле іскри з рота Запитання. Запитання.
53479. Компетентності як ключ до оновлення змісту історичної освіти 80 KB
  Але справжній процес реформування модернізації змісту освіти стартував тільки сьогодні: про це свідчить впровадження з 1 вересня 2012 р Державного стандарту початкової загальної освіти на основі якого розроблено навчальні програми для початкової школи підготовлення підручників і за формою і за змістом нового покоління. Державний стандарт базової і повної ЗСО ще один помітний успіх у процесі модернізації освіти. Під стандартами освіти розуміється система основних параметрів що приймаються за Державну норму...
53480. Менеджмент. Навчально-методичний посібник 536 KB
  Розуміння, знання історії менеджменту визначає можливості його ефективного удосконалення. Знання історії менеджменту має велике значення в формуванні професійної свідомості менеджера, розвиває у нього почуття відповідальності, навички стратегічного та широкомасштабного мислення. Потреба в знаннях історії будь-якої науки виникає на певному етапі розвитку і самої науки і суспільства в цілому.
53481. Діяльність Гая Юлія Цезаря та її значення для історії Рима 238.5 KB
  Римський диктатор Юлій Цезар (12 липня 100 р. — 15 березня 44 р.) став одним з найбільш відомих діячів усесвітньої історії, чиє імя зазвичай повязують з поняттями про велику людину, полководця і політика. Військово-політична і літературна діяльність Цезаря, його неабиякі здібності, нарешті, його яскрава персона притягали і притягають істориків. Історична роль Юлія Цезаря велика і багатогранна
53482. Природні умови Італії та виникнення міста Рима 50.5 KB
  Природні умови Італії та виникнення міста Рима. Виникнення міста Рима та правління царів. Найважливішими містами були Тарент Кротон Фурії. У результаті грецькі міста виявилися беззахисними перед місцевими племенами.