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¿Por qué se asume que el potencial es independiente del tiempo en la ecuación de Schrödinger?

En casi todos los textos que he leído (en línea o en papel), cuando se manejar el tiempo-dependiente de la Ecuación de Schrödinger, veo algo a lo largo de las líneas de "siempre asumimos que el potencial es independiente del tiempo." ¿Por qué es esto? No hay un montón de circunstancias cuando esto no es válido? No son la mayoría de los experimentos realizados con diferentes potenciales (RMN por ejemplo, el campo magnético, el cual afecta el potencial, es cambiante en el tiempo)? Es este supuesto de hecho en los libros de texto sólo por motivos pedagógicos, para hacer la vida más fácil?

Si no hacemos esta suposición, entonces a mí me parece que la ecuación de Schrödinger es que ya no separables y ya no lo podemos aplicar el tiempo de evolución de operador como normalmente se hace (y el tiempo independiente de la ecuación no es válida).

Tal vez tangencial a la pregunta principal, pero: También, si queremos resolver numéricamente, me parece que también no se puede simplificar usando split-paso de Fourier o en un formulario manejado por el método de Runge-Kutta. Es esto correcto? Estoy especialmente interesado en explorar el análisis numérico, pero supongo que debo post que pregunta en la computación científica en SÍ.

Por supuesto, cuando digo "potencial" me refiero a $V\left(\vec r, t\right)$ en la ecuación \begin{equation} i\hbar\frac{\partial}{\partial t} \Psi\left(\vec r, t\right) = \left[\frac{-\hbar^2}{2m}\nabla^2+V(\vec r, t)\right]\Psi\left(\vec r, t\right) \end{equation} y de la asunción, cuya justificación no entiendo es $V\left(\vec r, t\right)=V\left(\vec r\right)$.

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Nathan Feger Puntos 7675

Hay un montón de situaciones en las que el potencial depende del tiempo. El motivo principal por el que no han visto ellos es probable que usted no ha estado buscando en los lugares correctos.

Sin embargo, dijo que, en efecto, hay una clara separación entre la estática y el tiempo dependen de los componentes de la potencial. Para la gran mayoría de los experimentos, en donde utilizamos un tiempo-dependiente de la sonda de interactuar con el sistema, la sonda es extremadamente débil (en varios órdenes de magnitud), en comparación a la natural hamiltoniano del sistema. Esto significa que se trata mejor mediante teoría de perturbaciones, por lo que la mejor estrategia es resolver el tiempo-independiente de la ecuación de Schrödinger para el que domina parte estructural de la hamiltoniana (que por lo general no depende del tiempo) y luego preocuparse por la sonda.

Por otra parte, un gran número de experimentos que se realizan, por diversas razones, el uso de oscilación potenciales que están muy cerca monocromática. Para aquellos potenciales, a menudo, es posible pasar a un marco giratorio en el que la interacción de hamilton se convierte de hecho estático, lo que hace que el análisis sea mucho más simple.

Aún así, hay un montón de situaciones en las que nada de esto es válido, sobre todo si la sonda es lo suficientemente fuerte como para salir de la perturbativa de régimen. Pero incluso entonces, todavía es importante tener la estructura del sistema (es decir, los estados propios de la interacción libre de hamilton) en la mano, ya que generalmente son partes importantes de los análisis, incluso cuando ya no juegan un papel explícito en la resolución de la TDSE.

Si desea una exploración más profunda de estos temas, recomiendo David Tannor de la Mecánica Cuántica: Un Tiempo-Dependiente de la Perspectiva.


Y por último,

También, si queremos resolver numéricamente, me parece que también no se puede simplificar usando split-paso de Fourier o en un formulario manejado por el método de Runge-Kutta. Es esto correcto?

No, no lo es. El tiempo-dependiente potenciales son perfectamente solucionable mediante métodos numéricos. Que puede ser que necesite un poco de ajuste fino, pero nada más.

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