Quantenmechanik

Aufrufe: 698     Aktiv: 19.04.2021 um 14:29

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Hallo alle,

beim Üben bin ich auf eine Rechnung gestoßen, die ich nicht lösen kann und brauche Hilfe. Ich konnte mehrere Vorlesungen leider nicht besuchen und würde trotzdem gerne verstehen, wie man diese Aufgaben hier löst. Ich habe bald eine Klausur und muss noch ein paar Lücken auffüllen. Ich hoffe ihr könnt mir da weiterhelfen.

1) Ein Elektron befindet sich in einem molekül, das etwa 1.0 nm (etwa 5 Atome) groß ist. (a) Wie groß ist seine minimale Energie? (b) Wie groß ist die kleinste Anregungsenergie aus diesem Zustand? (c) Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, das Elektron zwischen x=0 und x=0.2 nm anzutreffen? 

2) Die Energieniveaus eines Teilchens mit der Masse m in einem Kasten der Länge L werden durch die Formel in Beispiel 1 gegeben. Nimm an, das Teilchen wäre ein Elektron und der Kasten wäre ein langes konjugiertes Molekül. Berechne die Energieabstände zwischen den Niveaus (a) n=2 and n=1 und (b) n=6 und n=5, jeweils mit L= 1 nm. 
Ich bedanke mich im Voraus für eure Antworten!
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Ich nehme mal an, dass es sich dabei um keine richtige Quantenmechanik Vorlesung handelt? 1) klingt nach unendlich tiefer Potentialtopf und 2) ebenfalls.

Für beide Aufgaben benötigst du nur die Wellenfunktion und die Energie.
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Naja, geht so. Es handelt sich eher um physikalische Chemie.
Meinst du die schrödingergleichung oder die allgemeine wellenfunktion=
  ─   anonym 19.04.2021 um 12:39

Schau dir nochmal deine Unterlagen gut an. Du bist mit den Begrifflichkeiten nicht vertraut.
Der (unendlich tiefe) Potentialtopf ist ein sehr vereinfachtes Modell, um einige Phänomene zu beschreiben (eines der wenigen quantenmechanischen Systeme, die man kennen sollte überhaupt analytisch lösen kann). Die Lösung der Schrödigergleichung für dieses Problem führt auf die Wellenfunktion
\( \psi(x)=\sqrt{\frac{2}{L}}\sin(n\frac{\pi}{L}x) \) innerhalb des Kastens/Topfes und außerhalb \(\psi(x)=0 \)
Dabei ist \(n\) eine natürliche Zahl größer Null. \( n=1\) beschreibt den Grundzustand
Der Betrag der Wellenfunktion ist die Wahrscheinlichkeitsdichte \(\rho(x)=\psi^*(x)\psi(x)\). Die Wahrscheinlichkeitsdichte über den gesamten Topf integriert ergibt 1 bzw. muss 1 ergeben (Normierung), was soviel bedeutet wie, wenn du den gesamten Topf absuchst, dann findest du das Elektron zu 100%. Wenn du nur einen Teil betrachten willst, dann integrierst du nur über den zu betrachtenden Teil des Topfes.
Für die Energie erhält man
\(E=\frac{\hbar^2\pi^2}{2mL^2}n^2\)

Versuch mal selbst auf den Rest zu kommen. Bei Schwierigkeiten kannst dich dann gerne nochmal melden. Ich schau dann, wann ich Zeit dafür finde.
  ─   gardylulz 19.04.2021 um 14:29

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