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Physics Undergraduate

量子力学、有限井戸型ポテンシャルの問題です。 (5)がわかりません。V_*=π^2hbar^2/8ma^2と求めました。

以下の問I、II に答えよ。ただし、プランク定数を 2mで割った定数をんとする。 I.1次元のポテンシャル中の質量mの粒子を量子カ学的に取り扱う。粒子の座標をとし、ポテ ンシャルをV(z)とする。aと %を正の定数として、図1のように| >«の領域でV(z)= % で|<』の領域でV(z) = 0のとき、V%の値を小さくしていったところ、V%<V,のときに東 縛状態が一つだけになった。 (1) 図2のようにV% が無限大のとき、すなわち ||>aの領域でV(z) が無限大で || Saの領 域でV(a) = 0のとき、基底状態のエネルギーおよび第1励起状態のエネルギーを求めよ。 (2) 図1のポテンシャルでV%> V,のとき、基底状態の波動関数および第1励起状態の波動関 数の概形を描け。 (3) 図1のポテンシャルでV%> V。のときを考え、基底状態のエネルギーと第1励起状態のエ ネルギーをそれぞれ Eo, E, とする。このポテンシャルを、図3のように、a<0の領域で はV(z) が無限大となるように変更する。変更後の系の基底状態のエネルギー Eを Eと EEのうちの必要なものを用いて表せ。 (4) V,を求めよ。 (5) 図4のように、|2| < 3a の領域および ||> 5a の領域でV(z) = V./2で3a< ||| < 5aの領 域でV(z) = 0のとき、束縛状態の数を答えよ。厳密に導出する必要はないが、根拠を簡 潔に記すこと。またすべての束縛状態の波動関数の概形をエネルギーが小さい順に描け。 V(2) V(2) V% * E ーa 0 a ーa 0 a 図1 図2 V(2) V(x) Vo Iv./2 0 a ー5a -3a 0 3a 5a 図3 図4

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Physics Undergraduate

新高2です。⑸から⑺の問題がわかりません。教えていただきたいです!

o77. (平面波の反射·屈折 干渉) 段差と壁面をもつ大きな水槽に水が入っている。この水 捕では、図上部の断面図で示したように, 壁面からの距離 水面 がL以上である領域Aでは水深が2んであり, 距離がLよ り小さい領域Bでは水深がんである。 図下部は, この水槽 を真上から見た図であるが,図の破線で示したように, こ の水深が変わる境界面は, 壁面と平行である。領域Aから, 境界面に向かって速さ り, 波長入の平面彼が入射し, 境界 面で屈折され,さらにこの屈折波が壁面に向かう。 ただし, 波の振幅はんに比べて十分に小さいとする。 図下部の斜め の実線は,入射波における波の山の波面を表しているが, この波面と境界面のなす角は45° であった。なお, 領域Bでの屈折波の波面や壁面で反射さ れた反射波の波面は問題の都合上かいていない。境界面での反射は無視でき, 波の速さは, 水深の平方根に比例するとして, 次の問いに答えよ。 (1) 領域Aでの波の周期Tを求めよ。 (2) 領域Bでの波の速さ が'をひを用いて表せ。 (3) 領域Aに対する領域Bの屈折率nを求め,領域Bでの波面と境界面のなす角度『を求め 境界面 壁面 2h hl 断面図 入射波の波面 真上から 見た図 L- 領域A 領域B よ。 (4) 領域Bでの波の周期 T' と波長/を求めよ。 境界面で屈折された波は, さらに進行し壁面で反射された。ただし, 壁面での反射は自由 端反射であるものとする。 屈折波とこの反射された波が干渉し, 定在波(定常波)が観測さ れた。定在波を観測したところ, 境界面と平行に線状に節が観測されたが, ちょうど境界面 上にも節が観測された。 また, 領域Bには, 境界面での節以外に6本の節の線が現れた。 (5) 壁面において, 壁面と平行に進む波が観測された。この波の波長入。と速さ。を求めよ。 (6)境界面での節が, 壁面から数えて7番目の節であるという事実を使って, Lを入で表せ。 (7) 反射波が境界面を通過して, 領域Aにも定在波ができた。 領域Bの場合と同様に, 定在波 の節が境界面と平行な複数の線を形成する。 この場合の隣りあう線の間の距離dを入で表 せ。 (19 埼玉大)

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Physics Undergraduate

こちらの1-2を解いていただけないでしょうか

|R1-1:重力下のバネ 四図1 のように, ばね定数たをもつ自然長/ の軽いばねを天井からつり下げ, 質必太 を もつ小球を取り付けた, | 陳力加連度の大きさを り とする (⑪) 天非を原点とする2つの護標系 ヵ, z について, 運動方机式をそれぞれ求めよ ⑫) 静此状態のとき小球の庫標 zo、so を求めよ. ⑬) 運動方穏式を解き, 小球の振動の周期を求めよ R1-2:つりおるし 図2 のように、軽い滑車にかけた凡に荷物をつり下げ, 綱の両端を引っ張る. 消車間の距離を /. それらの中忌 につり下げた荷物の質量を 訪、網と水平のなす角を 9 とする. 重力加速度の大ききを 7とす (1) 静此状態のとき,綱の張力7 を求めよ (2) 集物がないときの綱の位置からの荷物の距離を * とするふと0のの関係式を求めよ ⑬) 荷物が備かに動き, 振動を始めた. 静止状態で綱と水平のなす角を のの.そこからの微小なずれを の(|の| を |陶) 綱と水平のなす角をの=の二の とする. 荷物の運動方租式. 微小振動の周期を求めょ ラ る ーーーーーー んーーーーー R計 の Fig.1 二力ドドのバネ eo 角敵数 in の.cosのの7 = 0の周りの Taylor 大則は ) 1 っい (rjが ! , gin7 m の の の ーの90 1 加 「 2 誠+ ⑪ 1 1 (=DR 。。 coeのml の+ ーーの - 2 3 2 | と {31 (②) 内 とをる2 が二分小さい |の| を 1 のときm 大きくなるにつれで,940T1 の40 はどんどん小きてなる、 このことから、高次め項 (w@ 赤きな項) を大肌に無究して, ainの > 7.com0 < 1と近似する (問題文の記号と合わせればJainの のcowの 1としで解ゆ、 3 | と6 はの に比べ大いため, sin 6,com 負け近似できない.). り吉細を根み角を知りたいまきajnの0-の/lcow0 1ー 3/2| と商次の頂を取り入れるこまで科人の博度を トげるき お4きき チ 守

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