Lösung der freien 1D-Schrödinger-Gleichung
für negative Energien
Parameter:
(1) |
1) Schrödinger-Gleichung mit Kasten-Potential
Schrödinger-Gleichung
(1.1) |
Kasten-Potential:
(1.2) |
Potential-Plot
Schrödinger-Gleichung mit Kasten-Potential
(1.3) |
2) Zeitunabhängige Schrödinger-Gleichung (ZSG)
Ansatz zur Seperation der Variablen:
(2.1) |
Einsetzen und durch psi teilen
(2.2) |
also
(2.3) |
die linke Seite hängt nicht vom Ort x ab, die rechte nicht von der Zeit t, also sind beide Seiten Konstant E (später erweist sich E als die Energie)
(2.4) |
Zeitunabhängige Schrödinger-Gleichung:
(2.5) |
3) Symmetrische Quantenfelder
3.1) Ansatz
Mit Normierungskonstanten Fs_Nor:
(3.1.1) |
Einsetzen ind ZSG
(3.1.2) |
für x>1:
(3.1.3) |
also
(3.1.4) |
für |x|<1:
(3.1.5) |
also
(3.1.6) |
insgesammt
(3.1.7) |
3.2) Stetigkeit bei x=1
Bedingung:
(3.2.1) |
Mit Quantenfeld
(3.2.2) |
Limes ausführen:
(3.2.3) |
Auflösen
(3.2.4) |
insgesamt
(3.2.5) |
3.3) Differenzierbarkeit bei x=1
Bedingung
(3.3.1) |
Mit Quantenfeld
(3.3.2) |
Gleichung für Differenzierbarkeit
(3.3.3) |
linke Seite als Funktion von E, die Nullstellen sind die Lösung letzten Gleichung
Nullstellen numerisch
(3.3.4) |
3.4 Normierung
Normierung
(3.4.1) |
einsetzen
(3.4.2) |
Integrieren und Auflösen
(3.4.3) |
Also sind die beiden ersten symmetrischen Lösungen
(3.4.4) |
4) Antisymmetrische Quantenfelder
4.1) Ansatz
Mit Normierungskonstanten Fa_Nor
(4.1.1) |
Einsetzen ind ZSG
(4.1.2) |
Ansatz soll ZSG lösen! - x>1:
(4.1.3) |
auflösen
(4.1.4) |
|x|<1
(4.1.5) |
auflösen
(4.1.6) |
also:
(4.1.7) |
4.2) Stetigkeit bei x=1
Bedingung.
(4.2.1) |
Mit Quantenfeld
(4.2.2) |
auflösen
(4.2.3) |
also:
(4.2.4) |
4.3) Differenzierbarkeit bei x=1
Bedingung
(4.3.1) |
Mit Quantenfeld
(4.3.2) |
Gleichung für Differenzierbarkeit
(4.3.3) |
Graphische Darstellung: Nullstellen sind Lösungen
Nullstellen numerisch
(4.3.4) |
4.4) Normierung
Normierung
(4.4.1) |
einsetzen
(4.4.2) |
integrieren und auflösen
(4.4.3) |
Die niedersten zwei Lösungen
(4.4.4) |
5) Plot Quantenfelder
Die niedersten 4 Lösungen
symmetrisch
(5.1) |
antisymmetrisch
(5.2) |
Graphische Darstellung der niedersten vier Lösungen
|
6) Energiespektrum
Parameter
(6.1) |
Energien
7) Zeitabhängigkeit der Wahrscheinlichkeitsdichte
Quantenfeld
(7.1) |
Dichte
(7.2) |
Periode
(7.3) |
Dichte zu verschiedenen Zeiten
8) Animation der Überlagerung aus Abschnitt 7)