¿Solución de la ecuación de Schrödinger para el potencial de caja constante?

Se sabe que en un potencial de caja, cuando establecemos V = 0 dentro y V = en los límites, la solución a la ecuación

2 metro ( 2 X 2 + 2 y 2 + 2 z 2 ) ψ ( X , y , z ) = mi ψ ( X , y , z )
es dado por
ψ norte X , norte y , norte z ( X , y , z ) = C pecado ( norte X π X L ) pecado ( norte y π y L ) pecado ( norte z π z L ) .
Aquí L es la dimensión de la caja. Las energías son mi norte = 2 π 2 2 metro L 2 norte 2 con norte 2 = norte X 2 + norte y 2 + norte z 2 . Ahora, me preguntaba, ¿qué pasa si el potencial dentro de la caja no es cero, pero lo dejamos ser? V = V 0 , ¿una constante? ¿Cuál es entonces la solución de la ecuación de Schrödinger? ¿Y cuáles son los valores propios de la energía?

¿Esto equivale a agregar un factor de fase a la solución (el producto de los senos)?

Siempre lo mismo. Sólo eso mi norte = 2 norte 2 π 2 2 metro L 2 + V 0
Veo. ¿Pero cómo dedujiste eso?

Respuestas (1)

La ecuación se convertirá

2 metro ( 2 X 2 + 2 y 2 + 2 z 2 ) ψ ( X , y , z ) = ( mi V 0 ) ψ ( X , y , z )
Y las soluciones son las mismas:
ψ norte X , norte y , norte z ( X , y , z ) = C pecado ( norte X π X L ) pecado ( norte y π y L ) pecado ( norte z π z L ) .
y energía:
( mi norte V 0 ) = 2 π 2 2 metro L 2 norte 2
mi norte = 2 π 2 2 metro L 2 norte 2 + V 0

Camino a la solución:

Por separación de variables:

1 X d 2 X d X 2 + 1 Y d 2 Y d y 2 + 1 Z d 2 Z d z 2 = 2 metro 2 ( mi V 0 )
d 2 X d X 2 = k X 2 X ; d 2 Y d y 2 = k y 2 Y ; d 2 Z d z 2 = k z 2 Z
con
( mi norte V 0 ) = 2 2 metro ( k X 2 + k y 2 + k z 2 )
Solución:
X ( X ) = A X pecado k X X + B X porque k X X etcétera.
como siempre, B = 0 porque X ( 0 ) = 0 debido al potencial infinito en las fronteras.
también, X ( L ) = 0 (potencial infinito) significa pecado k X L = 0 o
k X = norte X π / L y así con los demás.
Así que sigue igual:
ψ norte X , norte y , norte z ( X , y , z ) = A X A y A z pecado ( norte X π X L ) pecado ( norte y π y L ) pecado ( norte z π z L ) .
ψ norte X , norte y , norte z ( X , y , z ) = C pecado ( norte X π X L ) pecado ( norte y π y L ) pecado ( norte z π z L ) .
( mi norte V 0 ) = 2 π 2 2 metro L 2 ( norte X 2 + norte y 2 + norte z 2 )

Esto es porque V 0 es una constante
Muy buena pequeña derivación. +10.
Obtuve esto del manual de soluciones (Griffiths) :) pero sin el V 0 .