Когерентные состояния гармонического осциллятора
Центр пакета движется по классическому закону, ширина пакета не зависит от времени:
.
Как уже было показано выше, энергия в пакете распределена по закону Пуассона:
.
Независимость распределения от времени обусловлена тем, что гамильтониан осциллятора – интеграл движения. Средняя энергия может быть выражена через амплитуду колебаний около центра пакета
: Изобразите зависимости от координаты потенциальной и кинетической энергий упругой волны в момент времени, зафиксированный на рис.7.3. В железном стержне длиной L = 0,5 м с закрепленными концами возбуждена стоячая упругая волна частотой w = 2p ×104 с-1. Изобразить распределение вдоль стержня смещений частиц, потенциальной и кинетической энергии волны, если скорость такой же бегущей по стержню волны V = 5×103 м/с.
.
Эта формула отличается от классической добавлением в правой части энергии основного состояния осциллятора
(см. выше), которой можно пренебречь только при
(при этом распределение Пуассона переходит, как известно, в нормальное распределение Гаусса).
Заметим, что теоремы Эренфеста для ГО дают классические уравнения движения для средних:
,
откуда
.
Это объясняется квадратичной зависимостью потенциала ГО от координаты.
Итак, мы построили нерасплывающиеся волновые пакеты
, минимизирующие соотношение неопределенностей «координата – импульс». Они описывают состояния ГО, максимально близкие к классическим. Эти состояния называют когерентными состояниями, так как они используются для описания когерентных свойств электромагнитного излучения в квантовой теории поля
(R. Glauber, 1963): можно показать, что свободное электромагнитное поле эквивалентно бесконечному набору независимых гармонических осцилляторов
Энергия излучения распределена по волновому фронту, она равномерно распределится между тремя электронами так, что ни один из них не сможет вылететь из металла, хотя каждого возрастает. Все электроны остаются связанными. Корпускулярный механизм передачи энергии Энергия, переносимая частицами поступает «порциями» и она может быть передана одному электрону, который вылетает из металла. Это объясняет все свойства перечисленные ранее. Эксперимент с фотоэффектом указывает, что свет ведет себя подобно току частиц. Облучая светом объект, бомбардируют и дождем быстрых частиц.
Физика, математика лекции учебники курсовые студенту и школьнику |