Средние значения импульса в представлении Фурье
Функция $f(x)$ и её преобразование Фурье $\tilde f(k)$ связаны соглашениями
$$f(x)=\frac1{\sqrt{2\pi}}\int_{-\infty}^{\infty}e^{ikx}\tilde f(k)\,dk,$$
$$\tilde f(k)=\frac1{\sqrt{2\pi}}\int_{-\infty}^{\infty}e^{-ikx}f(x)\,dx.$$
По определению,
$$\langle x\rangle=\int P(x)x\,dx=\int|\psi(x)|^2x\,dx.$$
Используя определение среднего значения степени оператора импульса,
$$\langle\hat p^n\rangle=\int\psi^*(x)\hat p^n\psi(x)\,dx,$$
выражение $\hat p=-i\hbar\,\partial/\partial x$ и определение преобразования Фурье, докажите:
(a)
$$\langle\hat p\rangle=\int|\tilde\psi(k)|^2\hbar k\,dk;$$
(b)
$$\langle\hat p^2\rangle=\int|\tilde\psi(k)|^2(\hbar k)^2\,dk;$$
(c) в общем случае
$$\langle f(\hat p)\rangle=\int|\tilde\psi(k)|^2f(\hbar k)\,dk.$$
Таким образом, обсуждавшееся в курсе равенство $P(k)=|\tilde\psi(k)|^2$ следует из правила Борна $P(x)=|\psi(x)|^2$. Все интегралы без указанных пределов берутся по всей вещественной оси.
Сообщить об ошибке
Войти, чтобы отправить материал.