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Derivados de los operadores

¿Cómo derivados de los operadores trabajo? Actúan en los términos de la derivada o hacer que acaban de llegar ", agregó a la cola"? Es allí una manera conceptual para entender esto?

Por ejemplo: digamos que usted tuvo el operador $\hat{X} = x$ $\frac{d}{dx}\hat{X}$ $1$ o $\frac{d}{dx}x$, siendo la diferencia al tomar la expectativa de valor, el integrando sería $\psi^*\psi$ o $\psi^*(\psi+x\frac{d\psi}{dx})$?

Mi pregunta es acerca de la banda efecto en los sólidos. Para obtener una mejor comprensión del sistema, hemos utilizado Bloch del teorema de expresar la función de onda en la forma: $\psi =e^{iKx}u_K(x)$ donde $u_K(x)$ es alguna función periódica. Con el hecho de que $\psi$ resuelve la ecuación de Schrödinger, hemos sido capaces de obtener una "eficaz Hamiltonianos" que $u_K$ es un eigenfunction de, $H_K = -\frac{\hbar^2}{2m}(\frac{d}{dx}+iK)^2+V$. Mi siguiente problema es encontrar a $<\frac{dH_z}{dK}>$, lo que llevó a esta pregunta.

Algunos de mi razonamiento: un operador es una función de funciones, así como todas las otras funciones se puede escribir como $f(g(x))$. Cuando usted toma la derivada de esta función, usted consigue $f'(g(x))*g'(x)$. Así que mirando el operador, $\hat{X}$, podemos decir que se trata de una función en $\psi(x)$, $\hat{X}(\psi)= x\psi$. Así que tomando la derivada nos da: $$\frac{d\hat{X}}{dx}=\psi+ x\frac{d\psi}{dx}$$,

pero también se puede decir que el $\hat{X}=x$ (no una función), por lo $\frac{d\hat{X}}{dx} = \frac{d}{dx}x = 1$. Ahora, me siento inclinado a decir que $\hat{X}$ es una función, pero parece que para esta pregunta, es mejor tratar es como una constante e ingenuamente (en mi opinión) tomar es derivado. De modo que manera puedo hacerlo?

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Stefano Puntos 763

Si dejamos fuera sutilezas varias relacionadas con los operadores, el núcleo de la OP de la pregunta (v4) parece que se reducen a la siguiente.

¿Qué se entiende por $$\tag{0}\frac{d}{dx}f(x)?$$ Qué queremos decir la derivada $$\tag{1} f^{\prime}(x),$$ o, ¿nos referimos a la diferencial de primer orden operador que puede ser re-escrito en normal-ordenó$^1$ forma como $$\tag{2} f^{\prime}(x)+f(x)\frac{d}{dx}?$$

La respuesta es: depende del contexto. Diferentes autores significar diferentes cosas. Habría que rastrear cuidadosamente el autor definiciones para saber con certeza. Sin embargo, si está escrito como $\frac{df(x)}{dx}$ en su lugar, siempre significa $f^{\prime}(x)$, o lo que es equivalente, $[\frac{d}{dx},f(x)]$.

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$^1$ Un operador diferencial es, por definición, normal-ordenó, si todos los derivados de cada término se ordenó a la derecha.

2voto

Nathan Feger Puntos 7675

La regla de oro es que se puede diferenciar de cualquier función con respecto a su argumento.

En el segundo ejemplo, el de Hamilton $$H_K=-\frac{\hbar^2}{2m}\left(\frac d{dx}+iK\right)^2+V$$ es una función de $K$: por cada real de a $K$, se obtiene un diferencial de operador $H_K$. Así (suponiendo que todo lo que es bueno y regular y diferenciable, por supuesto) se puede diferenciar $H_K$ con respecto al $K$. En casos como estos la diferenciación es muy noble: la regla de la cadena y la regla del producto suele mantener, e incluso la mayoría de cálculo vectorial sigue siendo aplicable. Usted ¿ necesita tener cuidado, por supuesto, cuando noncommuting observables están presentes: por ejemplo, mientras que $\frac d {dt} e^{t\hat{A}}=\hat{A}e^{t\hat{A}}$ es verdadero, $\frac d {dt} e^{\hat{B}+t\hat{A}}$ debe ser tratado con un poco de cuidado al $\left[\hat{A},\hat{B}\right]\neq0$.

Su primer ejemplo, en el otro lado, no es bastante mosca. $X=\hat{x}$ es un operador que realiza no depende de ningún parámetro; por lo tanto, usted no puede diferenciar y $\frac{dX}{dx}$ es sin sentido. Nota, sin embargo, que los objetos, como la $\langle x|\psi\rangle$ son funciones de $x$ y puede por lo tanto ser diferenciados con respecto a $x$. Así podría, por ejemplo, $\langle x|\hat{x}|\psi\rangle$, pero sólo debido a la dependencia de la bra a sí mismo en el parámetro de $x$. También puede diferenciarse la bra: $$-i\frac{d}{dx}\langle x|=\langle x|\hat{p}.$$ Pero $\hat{x}$ sí, sin embargo, no se puede.

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