Enunciado

(a) Para uma partícula em uma caixa, mostre que a diferença fracional em energia entre autovalores adjacentes é

Δ E n E n = 2 n + 1 n 2

(b) Use esta fórmula para discutir o limite clássico do sistema.

Passo 1

Fala galerinha, beleza?

Os níveis de energia do poço infinito são dados por

E n = n 2 ℏ 2 2 m a 2

Assim,

Δ E n = E n + 1 - E n = ℏ 2 2 m a 2 n + 1 2 - n 2 = ℏ 2 2 m a 2 ⋅ 2 n + 1

Portanto,

Δ E n E n = ℏ 2 2 m a 2 ⋅ 2 n + 1 ℏ 2 2 m a 2 ⋅ n 2

Logo,

Δ E n E n = 2 n + 1 n 2

Passo 2

Observe que, conforme n → ∞ , obtemos

Δ E n E n → 0

Isso significa que conforme acessamos estados cada vez mais excitados, a diferença de energia entre eles passa a ser cada vez mais desprezível em comparação com suas magnitudes. Basicamente, é como se não enxergássemos mais a discretização e o espectro de energia se tornasse contínuo. Esse é o limite clássico.

Resposta

Demonstração.

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