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Erwartungswerte Wasserstoff
 
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munich



Anmeldungsdatum: 04.02.2006
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Beitrag munich Verfasst am: 22. Mai 2008 15:08    Titel: Erwartungswerte Wasserstoff Antworten mit Zitat

Hey Leute,
Ich hab die Aufgabe folgendes zu berechnen: Die Erwartungswerte von r und 1/r und den wahrscheinlichsten Wert von r im Grundzustand des Wasserstoffatoms.

Okay, prinzipiell ist der Erwartungswert von r:

und von 1/r:


So weit so gut.
Nun brauche ich noch die Wellenfunktion im Wasserstoffatom, ich geh jetzt mal davon aus, dass ich die Erwartungswerte auch im Grundzustand berechnen soll.
Naja, die Wellenfunktion im H-Atom ist:

Hmm, allerdings hab ich in einem Buch jetzt noch folgendes gefunden:


Könnt ihr mir vielleicht sagen wie die Form genau entsteht? Klar, Kugelkoordinaten, gibt das Integral über theta und phi für die Y denn 1?

Naja, ich hab das mal berechnet:
Ich setze , das müsste ja das u_nl im Zustand 1s, also im Grundzustand sein.
Damit erhalte ich dann:

und


Können das die Erwartungswerte sein?
Und wie könnte ich damit den wahrscheinlichsten Wert von r finden?

thx,
munich
mitschelll



Anmeldungsdatum: 06.12.2007
Beiträge: 362

Beitrag mitschelll Verfasst am: 22. Mai 2008 15:57    Titel: Re: Erwartungswerte Wasserstoff Antworten mit Zitat

munich hat Folgendes geschrieben:

Hmm, allerdings hab ich in einem Buch jetzt noch folgendes gefunden:


Könnt ihr mir vielleicht sagen wie die Form genau entsteht? Klar, Kugelkoordinaten, gibt das Integral über theta und phi für die Y denn 1?



Schau Dir mal an, welchen Orthogonalitätsrelationen die Kugelflächenfunktionen genügen.

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Es irrt der Mensch, solang' er strebt.
Johann Wolfgang von Goethe
munich



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Beiträge: 255

Beitrag munich Verfasst am: 22. Mai 2008 16:03    Titel: Antworten mit Zitat

Nunja,
es gilt:

und


Aber wie die jetzt verknüpft sind seh ich leider auch nicht wirklich...
Sind meine Erwartungswerte denn sinnvoll?
thx,
munich
mitschelll



Anmeldungsdatum: 06.12.2007
Beiträge: 362

Beitrag mitschelll Verfasst am: 22. Mai 2008 16:18    Titel: Antworten mit Zitat

Ich meinte die Ortho.relation der Kugelflächenfunktionen . Diese hängen ja nur von den Winkeln ab und daher kannst Du die Winkelintegrationen unabhängig vom r-Integral ausführen.

Zitat:
Sind meine Erwartungswerte denn sinnvoll?

Ohne Einheiten erstmal nicht. Aber die 3/2 kommen mir bekannt vor. Müsste ich aber nochmal nachrechnen.

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munich



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Beitrag munich Verfasst am: 22. Mai 2008 16:23    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, die Y hängen nur von den Winkeln ab, aaaach, kann es sein, dass bei der Integration über die Kugeloberfläche rauskommt? Aber das würde ja dann mit der anderen Formel ned zusammenpassen...
mitschelll



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Beitrag mitschelll Verfasst am: 22. Mai 2008 16:29    Titel: Antworten mit Zitat


Haue / Kloppe / Schläge

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munich



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Beitrag munich Verfasst am: 22. Mai 2008 16:41    Titel: Antworten mit Zitat

Hmm, jap, okay... geschockt

Gut, dann wende ich die Formal mal an:


Dafür hatte ich für den Grundzustand 1s nachgeschlagen, also:


Passt das Integral schonmal oder stimmt da schon was nicht?

Vielen Dank für Deine Hilfe!
munich

Haue / Kloppe / Schläge und nicht mehr hauen! Augenzwinkern
mitschelll



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Beitrag mitschelll Verfasst am: 22. Mai 2008 16:57    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe nachgeschaut und Deine Ergebnisse passen smile

Man kann mit diesen Ergebnissen nun noch die anderen Momente (Mittelwerte von r^n) rekursiv ausrechnen. Kann man hier nachlesen:

hu-berlin - Die zugeordneten Laguerre-Polynome

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Beitrag munich Verfasst am: 22. Mai 2008 17:05    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, das klingt schonmal sehr gut! Prost

Aber wie berechne ich jetzt den wahrscheinlichsten Zustand von r im Grundzustand?

Wikibooks sagt mir: Der Erwartungswert gibt die Mittelung einer Größe gewichtet mit ihrer Wahrscheinlichkeit an. Zu beachten ist, dass diese Mittelung keineswegs dem wahrscheinlichsten Wert entsprechen muss.

Aber wie bekomm ich dann aus dem Erwartungswert den wahrscheinlichsten Wert?

thx,
munich
mitschelll



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Beitrag mitschelll Verfasst am: 22. Mai 2008 18:02    Titel: Antworten mit Zitat

Wodurch ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Elektron am Ort r befindet, gegeben?
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munich



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Beitrag munich Verfasst am: 22. Mai 2008 19:00    Titel: Antworten mit Zitat

Naja, die Wahrscheinlichkeit, dass es genau an einem Ort ist is ja null. Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich im Bereich [a,b] befindet ist

Aber es geht ja jetzt um Wahrscheinlichkeiten für Werte von r und nicht um die Aufenthaltswahrscheinlichkeit, oder? Oder meinen die einfach das Maximum der Wahrscheinlichkeitsdichte der Wellenfunktion des Grundzustands?
thx,
munich
mitschelll



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Beitrag mitschelll Verfasst am: 22. Mai 2008 19:07    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Oder meinen die einfach das Maximum der Wahrscheinlichkeitsdichte der Wellenfunktion des Grundzustands?

Ich glaube schon. Die Wahrscheinlichkeitsdichte gibt ja an, wo sich das Teilchen mit welcher Wahrscheinlichkeit aufhält. Hat man davo das Maximum, also
,
hat man den wahrscheinlichsten Ort.

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para
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Beitrag para Verfasst am: 22. Mai 2008 20:51    Titel: Antworten mit Zitat

Eine kleine LaTeX-Anmerkung: Bitte \left< r \right> und nicht nur <r> - sieht wesentlich angenehmer aus, finde ich. Ich hab's oben mal geändert.
Danke. ;-)

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