Enunciado

Repita o cálculo do Problema 41.39 para um íon com carga nuclear Z e com um único elétron na camada externa (veja o Problema 41.54). Como a probabilidade de encontrar o elétron na região proibida pela física clássica depende de Z?

Passo 1

O raio clássico é inversamente proporcional a Z, ou seja, o raio de viajem clássico é:

r = 2 a Z

Passo 2

Para vermos qual é a dependência da probabilidade em relação a Z vamos começar analisando a função de onda normalizada:

ψ r = 1 π a 3 / Z 3 e - Z r / a

a probabilidade do elétron ser encontrado fora do ponto de virada clássico é:

P = ∫ 2 a / Z ∞ ψ 2 4 π r 2 d r = 4 a 3 / z 3 ∫ 2 a / Z ∞ e - 2 Z r / a r ² d r

Fazendo a mudança de variável:

u = Z r a ,   d r = a Z d u

Encontramos:

P = 4 ∫ 2 ∞ e - 2 u u 2 d u

Aqui nos podemos ver que a probabilidade não depende de Z , logo a probabilidade de encontrar o elétron na região proibida pela física clássica independe de Z.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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