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書記が物理やるだけ#261 摂動論-1(時間変化なし,縮退なし)

    量子力学でよく用いられる近似法の一つである,摂動法について何回かに分けて説明する。


    問題

    摂動公式は今後の基本となるので特に重要。

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    説明

    摂動法は,多体問題の近似解を求める方法として有名。

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    解答

    固有エネルギーについて二次の項まで展開しておく。

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    固有関数の係数については,複雑であるが以下の式が成り立つ。

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    これにより近似解の形式が得られる。以後,これらの式を用いて具体的な問題を解いていく。

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    具体例として調和振動子を扱う,計算としては上の式に代入するだけ。ちなみに,この場合は2次の項までで全て表わすことができている。

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    最後に,ハミルトニアンとそのエネルギー固有値の関係を示したヘルマン–ファインマンの定理について証明しておく。これは固体物理学などでヘルマン–ファインマン力を求める際に必要になってくる。

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