100% tevredenheidsgarantie Direct beschikbaar na je betaling Lees online óf als PDF Geen vaste maandelijkse kosten 4.2 TrustPilot
logo-home
College aantekeningen

Quantum Mechanics Homework help 7

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
5
Geüpload op
25-02-2024
Geschreven in
2019/2020

Homework help and full answer written by me on the quantum mechanics course.

Instelling
Vak









Oeps! We kunnen je document nu niet laden. Probeer het nog eens of neem contact op met support.

Geschreven voor

Instelling
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
25 februari 2024
Aantal pagina's
5
Geschreven in
2019/2020
Type
College aantekeningen
Docent(en)
Anatoli
Bevat
Alle colleges

Onderwerpen

Voorbeeld van de inhoud

PY452 HW7
Guillem Cucurull
October 2021


1 Problem 8.11
The second derivative of F (x) , at the equilibrium point, can be used to esti-
mate the natural frequency of vibration ω of the two protons in the hydrogen
molecule ion (see Section 2.3). If the ground state energy h̄ω
2 of this oscillator
exceeds the binding energy of the system, it will fly apart. Show that in fact
the oscillator energy is small enough that this will not happen, and estimate
how many bound vibrational levels there are. Note: You’re not going to be able
to obtain the position of the minimum—still less the second derivative at that
point —analytically. Do it numerically, on a computer.

We need to find the second derivative of F (x) at equilibrium, so we need x
when F (x)min . The following calculations are done using M athematica:

F (x) defined in x > 0, where x = R/a
F (x) is minimum at x = 2.493

F (2.493) = −1.129

F ′′ (2.493) = 0.126
Also since F ′′ (2.493) > 0 we know it is a minimum

We know F ′′ (x) is also:

E1 ′′
V ′′ (x) = − F (x)
a2
Now let’s find the second derivative to V (x) for an oscillator:
1
V (x) = mω 2 x2
2
V ′ (x) = mω 2 x
V ′′ (x) = mω 2



1

, Now we plug in the results to get:
E1 ′′
V ′′ (x)min = − F (x)min
a2
E1
mω 2 = − (0.126)
a2
where E1 = −13.6 eV, a is the Bohr radius
r
1 −(0.126)(−13.6)
ω=
a m
where m is the reduced mass of a proton, therefore:
mp mp mp 3.126
m= = = = 1.563eV
mp + mp 2 2

Therefore,
ω = 3.45 · 1014 s−1
This also means that our ground state energy is:

h̄ω h̄ · 3.45 · 1014
Egs = = = 0.114eV
2 2
We need to find if E exceeds the binding energy E:

E = (1 + F (x)min )E1 = (1 + (−1.129))(−13.6) = 1.75

Since E >> Egs , the system will not fly apart or be out of bound.

Now to find how many bound vibrational levels there are, we find the high-
est level using:
1
(n + )h̄ω = E
2
1
(n + )h̄ω = 1.75
2
1.75 1 1.75 1
n= − = − = 7.18
h̄ω 2 2 · 0.114 2
We notice there are 8 states as we also count n = 0 state.


2 Problem 8.28
In Yukawa’s original theory (1934), which remains a useful approximation in
nuclear physics, the “strong” force between protons and neutrons is mediated
by the exchange of π-mesons. The potential energy is
−r
e r0
V (r) = −r0 V0 (1)
r

2
€9,49
Krijg toegang tot het volledige document:

100% tevredenheidsgarantie
Direct beschikbaar na je betaling
Lees online óf als PDF
Geen vaste maandelijkse kosten

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
guillemcucurull

Ook beschikbaar in voordeelbundel

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
guillemcucurull University of Zurich and Boston University
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
0
Lid sinds
1 jaar
Aantal volgers
0
Documenten
6
Laatst verkocht
-

0,0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Veelgestelde vragen