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物理 大学生・専門学校生・社会人

量子力学の問題です。 わかる方おられませんか

2. 外部磁場中の荷電粒子の量子力学、 Landau 準位 ベクトルポテンシャル A(t,x)、 スカラーポテ ンシャル (t,x) がある3次元空間の中を質量m、 電荷eをもつ荷電粒子の運動を考える。 その運動量 をp、 位置座標をェとすると、 荷電粒子を記述するハミルトニアンは以下で与えられる。 1 H(t, z,p) = -(p- eA(t, x))² + eo(t, x) 2m (1) (1) この荷電粒子を表す波動関数を重(t,x) としたとき、 確率密度と確率の流れの密度は、ベクトルポ テンシャルがない (演習問題No.1の) 場合に対し微分∇を 「共変微分」Dに置き換えることで 得られることが知られている。 p:=²=v*v, J:= {*D-(D)*} ここで、 2m D:= V-ie A, +∇ ・J=0が成立することを示せ。 とおいた。このとき、連続の方程式 (2) 電場E = -Vo-b と磁場 B = ∇×4が次の(ゲージ) 変換で不変であることを示せ。 at 以下電場はなく、静磁場のみがある場合を考え、磁場が向いている方向を軸とする: B = (0,0,B) Əx AA'′=A_∇入, 中→d=6+ at ここで、 入 = \(t,x) は任意のスカラー場である。 さらに荷電粒子の波動関数も同時に →=e-ie (5) と変換させた場合、 Schrodinger 方程式場=H(t,x, l∇)が変換した場に対しても同様に成 立することを示せ。 A = (0, Bx, 0) にとって、とzに依存しない波動関数 (x,y) を調べる。 (2) このとき、トの取りうる範囲を求めよ。 (3) この背景の下で縦と横の長さがLz, Ly の長方形状の十分薄い平板を0に {(x,y)|0 ≤x≤LT, 0≤y≤Ly} (7) のように置き、この平板内に束縛される荷電粒子の運動を調べる。 このとき、以下のように、ベクト ルポテンシャルを Landau ゲージ (8) (4) このことを、Schrodinger 方程式がゲージ変換のもとで共変性をもつor 共変的である、などという。 同じ量子数をもつ状態がなす部分ベクトル空間の次元のことをその状態の縮退度と呼ぶ。 (6) (3) 波動関数 (x,y)=(x)eikyのように変数分離して荷電粒子に対する時間に依存しない Schrodinger 方程式を解き、 固有関数とエネルギー固有値を全て求めよ。 ただし、演習のプリントで与えられ た特殊関数は説明なしに用いて良いものとし、 規格化も行わなくて良い。 (4) 波動関数 (x,y) は方向に周期境界条件を満たすとする。 v(x, y) = v(x,y + Ly) (5) 基底状態に対しょ軸の位置演算子の期待値 (z) をe, B,kを用いて表わせ。 また、 位置演算子の期 待値が平板内に存在する条件から、 基底状態の縮退度を求めよ。

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理科 中学生

中1の物理です もう少し詳しい解説が欲しいです 答えてくれた方にはベストアンサーつけます!

5 光や音のもつ性質について調べるために、次の実験を行った。 あとの問い <実験1> ① 水平な台の上に赤い円形のシール をはり、図1のように, シールの中 心を通る直線に合わせて直方体のガ ラスを置いた。 2 次に, シールを真上の方向から見 ると図2のように見えたが, 図1の 斜めの方向から見ると, 図 2 と異 なって見えた。 <実験2> ① R 81m 図3のように、線の間 隔が10cmの方眼紙を水平 面上に置き 9本のチョー クを方眼紙の線の交点に 合わせて,垂直に立てて 並べた。 また,交点Oか 電池 校舎 電子ブザー 135m 図3 チョーク ピンチ コック 育てす 図 1 斜めの方向 振 幅 シールの中心 を通る直線 鏡 0 90 度 <実験3> 図4のような装置で,装置内の空気を真空ポンプで抜いていくと,電子ブザーの音が小さくなっ <実験4> た。次に、装置のピンチコックを開け, 空気を装置内に入れると,電子ブザーの音は大きくなった。 ガラスでできた同じ大きさのワイングラスa~dを用意し, 図5のように水を入れた。これらの グラスのふちを、同じ強さで軽くたたいて, 音の高さを調べたところ,異なる高さになった。 図4 図5 真上の方向 ら20cmの距離にある線分AB上に, 1辺が20cmの正方形の鏡を, 方眼紙に垂直に立てた。 ② 次に,点の真上15cmの位置から片方の目で,線分ABに立てた鏡に映るチョークを観察し た。 さらに,観察した目の位置を変えず, この鏡を方眼紙に垂直に立てたまま, 点Oから60cm の距離にある線分CDに移動させて、鏡に映るチョークを観察した。 a ON......... 直方体の ガラス 円形のシール b B 10cm -5〉 図6のように、校舎の両端を点P, 点Qとし, それぞれのスピーカーから同時に音を出し,点R に置いたマイクとコンピュータに届いた音を記録した。 図7は、 届いた音の波形を示したもので, 横軸は点Pからの音が伝わってからの時間, 縦軸は振幅を表している。 図 6 図 7 点Pから届いた音 図2 Nano 10cm 直方体のガラス 円形の C 0.04 0.08 0.12 0.16 時間 [s] 点Qから届いた音 Kiri d 0.20 0.24

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