diff --git a/src/article/main.md b/src/article/main.md index ff85ea6..2a9c9d3 100644 --- a/src/article/main.md +++ b/src/article/main.md @@ -216,6 +216,7 @@ %common $$ E * \Psi = -\frac{\hbar^2}{2*m} * \frac{\partial^2 \Psi}{\partial^2 x}$$ +$$ \Psi = \Psi_{x} * \Psi_{t} $$ %English You will notice the wave function needs to be proportional to its negated second derivative. This differential equation @@ -225,4 +226,58 @@ Differenialgleichung l"asst sich durch eine Sinuswelle l"osen: %common -$$\Psi_{x} = A * \sin(k*x + \alpha_{0}) $$ +$$\Psi_{x} = A * \sin(k*x + \alpha_{0}) \forall x \in [0;l] $$ + +%English +We want the wave function to be continuous, which enforces +%German +Die Wellenfunktion soll differenzierbar sein, was die Bedingung +%common +$ \Psi(0) = \Psi(l) = 0 $ +%English +Because of this, we can set $\alpha_{0} = 0$, so that this relation holds true. In theory, $\alpha_{0}$ could be any +whole number multiple of $\pi$, but the modulus squared of the wave function would stay identical. This is why we can +rewrite this as: +%German +stellt. $\alhpa_{0} = 0$ erf"ullt diese Beziehung. Theorethisch k"onnte $\alpha_{0}$ ein beliebiges Vielfaches von $\pi$ +sein, jedoch bleibt das Betragsquadrat der Wellenfunktion dabei gleich. Deshalb soll nun gelten: + +%common +$$ \Psi_{x} = A * \sin(k*x) \forall x \in [0; l]$$ +$$ \Psi(l) = 0 \Leftrightarrow \sin(k*x) = 0 \Leftrightarrow k = \frac{n*\pi}{l} \forall n \in \mathbb{N} $$ + +%English +This constraints $k$ to any multiple of $\frac{\pi}{l}$. We can use the time-dependent Schrodinger Equation to find +$\Psi_{t}$. +%German +Das beschr"ankt $k$ auf eine Vielzahl von $\frac{\pi}{l}$. Wir k"onnen die zeitabh"angige Schr"odinger Gleichung nutzen, +um $\Psi_{t}$ zu finden. + +%common +$$ i * \hbar * \frac{\partial \Psi}{\partial t} = -\frac{\hbar^2}{2*m} * \frac{\partial^2 \Psi}{\partial^2 x}$$ +$$ i * \Psi_{x}* \frac{\partial \Psi_{t}}{\partial t} = -\frac{\hbar}{2*m} * \Psi_{t}* \frac{\partial^2 +\Psi_{x}}{\partial^2 x}$$ +$$ i * \Psi_{x} * \frac{\partial \Psi_{t}}{\partial t} = -\frac{\hbar}{2*m} * \Psi_{t} * k^2 * \Psi_{x}$$ +$$ \frac{\partial \Psi_{t}}{\partial t} = \frac{-i * \hbar * k^2}{2*m} * \Psi_{t} $$ +$$ \Psi_{t} = e^{\frac{-i * \hbar * k^2}{2*m} * t} $$ +$$ \Psi = e^{\frac{-i * \hbar * k^2}{2*m} * t} * \sin(k * x) $$ + +%English +One can also obtain the specific energy levels for this wave function: +%Germany +Man kann auch die speziellen Energieniveaus dieser Wellenfunktion erhalten: + +%common +$$ E * \Psi = -\frac{\hbar^2}{2*m} * \frac{\partial^2 \Psi}{\partial^2 x}$$ +$$ E * \Psi = -\frac{\hbar^2}{2*m} * \Psi_{t} * (-k^2) * \Psi_{x}$$ +$$ E = \frac{\hbar^2 * k^2}{2*m} $$ + +%English +One can write the discrete energy levels for each $n$ as: +%German +F"ur jedes $n$ k"onnen die diskreten Energieniveas geschrieben werden als: + +%common +$$ E_{n} = \frac{\hbar^2*n^2*\pi^2}{2*m*l^2} = \frac{h^2}{8*m*l^2} * n^2 $$ +$$ \Psi = e^{\frac{-i * \hbar * n^2*\pi^2}{2*m*l^2} * t} * \sin(\frac{n*\pi}{l} * x) $$ +$$ \Psi = e^{\frac{-i * h * n^2*\pi}{4*m*l^2} * t} * \sin(\frac{n*\pi*x}{l}) $$