不確定性原理の「思考実験」は本質的理解を妨げる？その意義と限界を教えてください。 こんにちは。ハイゼンベルクの不確定性原理について学んでいます。 最近、不確定性原理の核心は「観測による干渉や誤差」ではなく、**「量子的な粒子は、観測があろうとなかろうと、そもそも位置と運動量... 続きを読む

この問題の解答を作っていただけませんか。院試の勉強に役立てるつもりです。

問題1 粒子の質量 m、ばね定数K の1次元調和振動子を考える。波動関数 y=N.exp( 26 ) yo N=exp(-1211 ) exp(61) - 2017(6) 00: = non! を考える。ここで、yは1次元調和振動子の基底状態、*およびらはフォノンの生成および消滅演 算子 z は複素定数である。 (4) (5) の解答はm、 K を用いずに、講義でも用いた実定数 1 a = V h = = ħ² (mk) = ½ 4 mo z、および、hを用いて表せ。 (1)は規格化されたエネルギー固有関数y=(6) を用いて 8 1 y = N₂Σ n=0 Vn! と表すことができることを示せ。 (2)yが演算子の固有関数であることを示せ。 さらに固有値を求めよ。 (3)が規格化されていることを示せ。 (4)yによる位置演算子の期待値x、運動量演算子のx 成分 px の期待値を求めよ。 (5)位置のゆらぎ4x=√<yl(i-xy)、および運動量のx成分のゆらぎ4p=<yl(p.-P)^v)を を求めよ。 この結果を用いて、不確定性関係が満たされていることを確認せよ。 (6) 初期条件(0)=yの場合の時間に依存したシュレディンガー方程式の時刻 t での解をy(t) と 表す。B(t)=(y(t) (1) とする。 〈4 (1) 6y(t)) をB(t) を用いて表せ。 (7) B(t)の満たす微分方程式を導出し、その一般解を求めよ。 (8)時刻tでの解y(t)による、位置、運動量のx成分の期待値を求めよ。初期状態のzは z=rexp(i0)、 ここでおよび0は実数である、で与えられるとし、期待値を、a、r、 0、 w、 t、および、hを用 いて表せ。

①ガリレオが確立した近代科学の方法論とは？ ②なぜ『万有』引力なのか？ わかる方お願い致します！

制御工学 この制御系について、(1)(2)について教えてください。 詳しく解説していただけると助かります。

P(s)- R(S) 1 S²+25² +35+4 K(S) Kus) = Kp + skd + k²₂ R.S) Yus? (1) P(ⅱ)の開ループ安定性の判別と根拠 (2) kp=4.ka=0,ki=0とするとき閉ループ系の安定性の判別と根拠

左右非対称なポテンシャルの波動関数の作図の仕方が分かりません、どなたか教えていただけると嬉しいです。 問題文は 定性的な波動関数の作図法によりn＝１，２，３に対して作図せよです。

(n=1,2,3) L/3 E E E L 0 L 0 2L/3 L 0 L/3 L/3 E E 2L/3 L 2L/3 L 0 0

左右非対称なポテンシャルの波動関数の作図の仕方が分かりません、どなたか教えていただけると嬉しいです。 問題文は 定性的な波動関数の作図法によりn＝１，２，３に対して作図せよです。

(n=1,2,3) L/3 E E E L 0 L 0 2L/3 L 0 L/3 L/3 E E 2L/3 L 2L/3 L 0 0

力学・基準振動についての問題です。 (4)以降が分かりません。 (4)のように異なる固有角振動数の問題ではどのようにして基準振動を考えればよいのでしょうか？ (5)以降は同期現象だと思うのですが、どのように解けばよいのでしょうか？ちなみに(5)はΔω=2Ksin(Δφ＊)と... 続きを読む

以下の問I、IIに答えよ。 また、結果だけでなく、導出過程も簡単に記すこと。 I長さの異なる紐をもつ二つの振り子の問題を考える。図1の ように』軸の正の方向を鉛直下向きとし、振り子の支点は2軸 上にあるとする。それぞれの振り子につけられている質量m のおもりは鉛直下向きに重力を受け、2軸に垂直な面内を運動 する。紐の長さはそれぞれい,であり、4>&とする。おも りの大きさや紐の質量は無視でき、運動の際に組はたるまな いとする。重力加速度をgとして、以下の問いに答えよ。 まず、支点でのまさつの効果を無視し、二つの振り子が独立に運動する場合を考える。紐の長 さがん,&の振り子の振れ角を、図1のように支点を通る鉛直下向きの軸となす角度として、そ れぞれ1,2とする。 図1 (1) 紐の長さが1の振り子のz軸まわりの角運動量 L。を求めよ。 (2) z軸まわりの角運動量 L,の時間微分の満たす方程式を示せ。 (3) が十分小さい微小振動のときの固有角振動数 w」を求めよ。 次に、二つの振り子の角度間に線形の相互作用がある系を考えよう。すなわち、Jを定数とし て、角度6,2 の運動方程式が d? =-w +J(B2 - h), d2 2= -5 + J(G,- Ba), と表せるとする。ここでwとwaは相互作用がないときの振り子の固有角振動数である。 (4) (t = 0) > 0, 0z(t = 0) = 0から静かに運動を始めるとき、その後の運動を基準振動の考 え方を用いて定性的に説明せよ。 dA dp 0, dt 振り子の角度0を振幅 Aと位相ゅを用いて0= Acos ¢ と表すと、単振動は、 と表される。ニつの振り子間に非線形相互作用があるとき、二つの振り子の位相1と2の時 間発展は上記のwiとw2を用いて次のように表せるとする: =W dt d の1=wi+ K sin(¢2- ), d 2= w2+ K sin(¢- p2). dt dt ここでKは定数とする。二つの位相の差 △¢ = 2- のが時間依存せずに一定の値をとること を「位相が同期する」という。 (5)位相が同期するときの位相差△がと固有角振動数の差 Aw = w2-wiの関係を求めよ。 (6) 位相が同期するときの振り子の角振動数”を求めよ。 (7) 位相差 AゅがAがから微小にずれても、十分時間が経った極限で位相が同期する条件を導 き、その条件をKとAwを軸とする平面上の領域として図示せよ。

量子力学・不確定性関係についての問題です。 (6)が分かりません。(5)はhbar^2/8m(δx)^2と求めました。

II. 質量 m(> 0) の粒子の位置』,運動量pを表す演算子を,それぞれ,pとする。また,規格化 された状態)についての期待値を(z) = ()e|),(?) = (\) などと略記する.このとき, 粒子の位置eのゆらぎ 6= V(( - (e))?\$ と,運動量pのゆらぎ p= V{例(カ- (p))\) の間には、 ん 6zóp > 2 という不確定性関係がある。 (4)() と Sは,実験的にはどのように求められる量か.すなわち,どういう実験をしたとき に,その測定値からどのような式で求められる量か. (5) 運動エネルギーの期待値 のとりうる最小値を,m, óa, h で表せ、 2m (6) この粒子のハミルトニアンが,J,Kを正定数として, K 1 自=-+? 2m 2 6 で与えられるとする。基底状態のエネルギーは許される状態のうちで最小であることと, 上記の不確定性関係を用いて,基底状態の波動関数の空間的広がりの大きさ 6gを見積もれ。

答えと計算過程が知りたいです。

物質波(de Broglie波) (1) 10 keV で加速された電子の波長 (2) 1.9 g, 320 m/s のライフル銃弾の波長 p ヒント: E- -mv と p=mv から E= 2 2m 不確定性(Ap,~h/Ax) (3)設問(1)について、mv の不確定性は、電子の位置を 約1A(原子サイズ)で決めるとき、どのくらいか。 その電子の mvlに対する割合はどのくらいか。 (4)設問(2)について、可視光の精度 (Ax = 10 m) で測定したら、mv の不確定性はどのくらいか。 その銃弾のmvに対する割合はどのくらいか。

2の問題教えてください。至急お願いします！

以下の問題1から 3 に解答せよ. ただし, 特に指示がない限り, 電荷や導体などは真空中 に置かれているものとする. なお, 問題中にない定数や変数は自分で定義して (たとえば, 「ぽば ね定数をなとする」など) 用いてもよいが, 問題文中の定数や変数で解答できる場合ほその限 「 りではない. なお, 計算問題では, 計算結果だけでなく, どのような式を用いたか, とか』』 | のような積分の範胃をとるのか, などの簡単な説明を加えよ. 1. (8) 電荷 O が半径 。 の球の内部に均一に分布している, この電荷がつく る電界の強さ を, 球の中心からの距離7 の関数として求め,球の内と外について分けて答えよ. また, 球の中心からの距離ヶ を横軸にして, 電界の強さをグラフに表せ. (b) 電荷0が半径。 の球面上 (球殻という) に均一に分布している場合に, 電荷が作る 電界の強さを, 球殻の内と外に分けて答えよ. 2. 十分に厚く, 広い由体の表面の近く に正の点電荷が置かれている. 点電荷からの電気力 線と, 誘導される電荷の概略を図で示し, そのようになる理由を 50 文字程度で述べよ, なお, 理由は定性的でよい (定性的な説明 : 具体的な値についてまでは言及せず, 犬小 や方向, 向き程度で説明をすること. たとえば, 電界がいくらになると言わずに, 電界 がどこどこで強くなるなど) * 正の点電荷 導体 | 3.図のように細く無限に長い導線に電流 7 が流れている、 導線から, 離れた位置に巡の | 8 ロ ヒビ へ 編 @ を⑳) 153