上一页  下一页  

 例题7.4  固有磁矩为 的质子, 时处于 的状态,同时进入均匀磁场 中。求 时测量 的几率是多少。

 解:按如下步骤求解:

 第一步,解定态薛定谔方程。

 这是一个讨论自旋状态随时间演变的问题,故可以不顾及空间自由度。磁矩与外磁场相互作用引起一附加能量,与自旋相关的哈密顿算符为

           (1)

其中, 分别为质子的电荷与质量。若令

                  (2)

则哈密顿算符可简化为

                     (3)

  表象中,哈密顿算符是对角矩阵,已知它的解为

           (4)

 第二步,写出任意时刻的波函数。

 依题意,知

                    (5)

式中, 是在 表象中 的一个本征矢,为了将其在 表象中表示出来,必须求解 满足的本征方程,即

               (6)

解之得

           (7)

表象中,初态为

                 (8)

于是, 时刻的波函数为

                 (9)

 第三步,求在 态上测量 的几率。

  的本征态展开

           (10)

其中,

                (11)

态上测量 的几率为

       (12)

    第四步,对上述结果进行讨论。

    时,质子处于 的状态上,在均匀磁场的作用下,使其在 时刻以 的几率处于 的状态。

 

                      (13)

           (14)

时,

                  (15)

时,

                   (16)

   总之,质子进入均匀磁场后,随着时间的推移,其状态在 之间作周期性的“翻转”。

上一页  下一页