Enunciado

Usando a técnica de separação de variáveis, mostre que existem soluções da equação de Schroedinger tridimensional, para um potencial independente do tempo, do tipo

P(x,y,z,t) = Y' (x,y,z)e - iEtm

onde \psi(x,y,z ) é uma solução da equação de Schroedinger independente do tempo.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de física quântica?!

Passo 2

Usamos a técnica de separação de variáveis para resolver a equação de onda de tempo independente de Schrodinger.

A equação de tempo dependente de Schrodinger é

- h 2 2 μ ∇ 2 Ψ x , y , z , t + V Ψ = i h ∂ Ψ ∂ t

Aqui, ∇ 2 é o operador Laplaciado, μ é a massa reduzida, h é a constante de Planck e V é o potencial de energia de tempo independente.

Considerando a função de onda como segue para o método de separação de variáveis

ψ x , y , z , t = ψ x , y , z f t

Substituindo ψ x , y , z f t para Ψ x , y , z , t

- h 2 2 μ ∇ 2 ψ x , y , z f t + V ψ x , y , z f t = i h ∂ ψ x , y , z f t ∂ t

→ 1 ψ x , y , z - h 2 2 μ ∇ 2 ψ x , y , z + V ψ x , y , z = i h 1 f t ∂ f t ∂ t

Passo 3

Equacionando cada termo da equação obtida para a constante E

i h 1 f t ∂ f t ∂ t = E

→ ∂ f t f t = - i E h d t

Integrando a equação acima nos dois lados

ln ⁡ f t = - i E h t + ln ⁡ c

Aqui, c é uma constante de integração

f t = c e - i E h t

Então, a função de onda completa é ψ x , y , z , t = ψ x , y , z e - i E t / h e então

1 ψ x , y , z - h 2 2 μ ∇ 2 ψ x , y , z + V ψ x , y , z = i h 1 f t ∂ f t ∂ t

→ H ψ x , y , z = E ψ x , y , z

Aqui, H é a Hamilton independente de tempo.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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