Электрон находится в одномерной бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме...

0 голосов
78 просмотров

Электрон находится в одномерной бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме шириной l = 10 см в основном состоянии (n = 1). Рассчитайте дискретность ∆En = En +1 - Enэнергетического спектра электрона и найдите отношение ∆En к средней кинетической энергии поступательного движения свободных электронов в металле, считая их идеальным газом при температуре T = 300 К.


Физика (1.2k баллов) | 78 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов
Правильный ответ

Уфф, погнали. Уравнение Шредингера

\frac{-\hbar^2}{2m}\Psi'' = E\Psi\\\\
\Psi'' +\frac{2mE}{\hbar^2} = 0

Общее решение
\Psi(x) = A\cos(kx)+B\sin(kx); \quad k = (2mE/\hbar^2)^{1/2}

Яма налагает условия
\Psi(0) = \Psi(l) = 0

Поэтому в яме будут только такие решения
\Psi_n(x) = B_n\sin(k_n x); \quad k_n = (2mE_n/\hbar^2)^{1/2}

Причем для разрешенных энергий и волновых чисел справедливо

k_n l = \pi n\\
k_n = \frac{\pi n}{l}\\\\
E_n = \frac{\hbar^2k_n^2}{2m} = \frac{h^2}{8ml^2}n^2

Для состояния n=1 дискретность равна

\Delta E = E_2-E_1 =\frac{3h^2}{8ml^2} = 1.12\cdot10^{-17} \text{eV}

Тепловая же энергия электрона равна

E = \frac{3}{2}kT = 0.04 \text{eV}

(57.6k баллов)
0

Меня смущает что яма огромная (по меркам микромира), поэтому там фактически сплошной спектр. 10^-17 электронвольта это уже считай что 0