Enunciado

Verifique por substituição que a autofunção \psi_100 do estado fundamental e o autovalor

E1 desse estado satisfazem a equação de Schroedinger independente do tempo, para

o átomo de hidrogénio.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de física quântica?!

Passo 2

A equação de tempo independente de Schrodinger é

- ħ 2 2 μ 1 r 2 ∂ ∂ r r 2 ∂ ψ 100 ∂ r + 1 r 2 s i n ⁡ θ ∂ ∂ θ s i n ⁡ θ ∂ ψ 100 ∂ θ + 1 r 2 s i n 2 ⁡ θ ∂ 2 ψ 100 ∂ φ 2 + - e 2 4 π ε 0 r ψ 100 = E 1 ψ 100

A função de onda é

ψ 100 = 1 π 1 a 0 3 / 2 e - r / a 0

Essa função não depende dos ângulos θ e ϕ . Então a derivada da função de onda com respeito a esses valores é igual a zero. Então a equação se torna

- h 2 2 μ 1 r 2 ∂ ∂ r r 2 ∂ ψ 100 ∂ r + - e 2 4 π ε 0 r ψ 100 = E 1 ψ 100

Passo 3

Derivando a respeito de r

∂ ∂ r ψ 100 = 1 π 1 a 0 3 / 2 e - r / a 0 - 1 a 0 = - 1 a 0 ψ 100

Calculando o valor de

1 r 2 ∂ ∂ r r 2 ∂ ψ 100 ∂ r = 2 r - 1 a 0 ψ 100 + 1 a 0 2 ψ 100

Substituindo isso na Equação obtida no final do passo 2

h 2 μ r a 0 ψ 100 - h 2 2 μ r a 0 2 ψ 100 + - e 2 4 π ε 0 r ψ 100 = E 1 ψ 100

Mas temos que

a 0 = 4 π ε 0 h 2 μ e 2

Então substituindo esse valor temos

- h 2 2 μ μ e 2 4 π ε 0 h 2 2 ψ 100 = E 1 ψ 100

Resolvendo para E 1

E 1 = - h 2 2 μ μ e 2 4 π ε 0 h 2 2 = - μ e 4 2 4 π ε 0 2 h 2

Isso concorda com o estado fundamenta do autovalor.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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