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(a) Stellen Sie die Schrödinger-Gleichung für das gegebene Problem auf

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2. Übungsblatt zur Vorlesung SoSe 2017

Theoretische Physik II Prof. G. Hiller

Abgabe: bis Do. 27. April 2017 14:00 Uhr

Aufgabe 1: Unendlicher Potentialtopf (10 Punkte)

Ein Teilchen der Massembefinde sich in einem unendlichen Potentialtopf der LängeL.

V(x)=

(0, 0≤xL

∞, sonst (1)

Das betrachtete System ist also eindimensional.

(a) Stellen Sie die Schrödinger-Gleichung für das gegebene Problem auf.

(b) Verwenden Sie den AnsatzΨ(x,t)=exp(−iωt)φ(x), um zurstationären Schrödinger- Gleichungfürφzu gelangen.

(c) Geben Sie die Lösungen der stationären Schrödinger-Gleichung für0≤xLunter Beachtung der Randbedingungφ(0)=φ(L)=0an und normieren Sie diese.

(d) Geben Sie nun die allgemeinen normierten LösungenΨder Schrödinger-Gleichung aus(a)an.

(e) Welche Werte kann der Impuls des Teilchens annehmen? Was würden Sie für ein klassisches Teilchen erwarten?

Aufgabe 2: Compton-Effekt (6 Punkte)

Ein Photon streue an einem ruhenden Elektron. Die Änderung der Wellenlänge∆νdes Photons hängt dabei vom StreuwinkelΘzwischen einfallendem und ausfallenden Pho- ton ab. Dieses Phänomen wird als Compton-Effekt bezeichnet.

(a) Skizzieren Sie den betrachteten Prozess.

(b) Leiten Sie die Formel für die Wellenlängenänderung in Abhängigkeit des Streu- winkels aus der Teilcheninterpretation elektromagnetischer Wellen her.

Aufgabe 3: De Broglie Wellenlänge (4 Punkte)

Nutzen Sie die De Broglie Relationen zwischen EnergieE, Impuls~p, Winkelfrequenzω und Wellenvektor~k, um folgende Fragestellungen zu beantworten:

(a) Welche Geschwindigkeiten , Enegien und Impulse müssten Elektronen und Pho- tonen haben, wenn man ein atomares Gebilde der Größenordnung10−10mauflö- sen will? Tipp: Die Wellenlänge muss dann höchstens in der selben Größenord- nung liegen.

(b) Wie groß ist die De Broglie Wellenlänge eines klassischen Objektes, das eine Masse vonm=104kghat und sich mit einer Geschwindigkeit vonv=1 m s1bewegt?

Vorlesungsseite im Internet:

http://people.het.physik.tu-dortmund.de/ghiller/TH2-SS2017.html

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