Calcule os valores de
para as seguintes funções:
O que você pode dizer sobre os resultados encontrados?
O que você pode dizer sobre os resultados encontrados?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para calcular os valores de
para a função $ \frac{1}{\sqrt{4\pi}} $. Aqui, estamos lidando com mecânica quântica, mais especificamente com momentum angular e harmônicos esféricos. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é o operador
e como ele age sobre os harmônicos esféricos
.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que $ \hat{L}^{2} $ é o operador do momentum angular ao quadrado. Em mecânica quântica, ele é usado para descrever o momento angular total de uma partícula. Os harmônicos esféricos $ Y_{l,m}(\theta, \phi) $ são funções que nos ajudam a resolver a equação de Schrödinger para sistemas com simetria esférica, como o átomo de hidrogênio.
Passo 3
A aplicação do operador $ \hat{L}^{2} $ sobre um harmônico esférico $ Y_{l,m}(\theta, \phi) $ é dada pela fórmula:
Aqui, $ l $ é o número quântico angular, $ m $ é o número quântico magnético, e $ \hbar $ é a constante de Planck reduzida.
Passo 4
No enunciado, a função fornecida é $ \frac{1}{\sqrt{4\pi}} $. Sabemos que esse é o harmônico esférico $ Y_{0,0}(\theta, \phi) $, onde $ l = 0 $ e $ m = 0 $.
Passo 5
Aplicando a fórmula do operador $ \hat{L}^{2} $ ao harmônico esférico dado:
Isso porque qualquer número multiplicado por zero resulta em zero.
Resposta
O valor de $ \hat{L}^{2} \frac{1}{\sqrt{4\pi}} $ é zero. Isso indica que o estado $ Y_{0,0} $ não possui momento angular, ou seja, $ l = 0 $, correspondendo a uma orbital esférica sem momentum angular.