Электрон находится в одномерной глубокой потенциальной яме в возбуждённом состоянии. На ширине l ямы укладывается n=4 полуволн де Бройля. Определите вероятность нахождения электрона в интервале l/n ямы.Ответ дайте с точностью до двух цифр после десятичной точки.
Для нахождения вероятности нахождения электрона в интервале l/n ямы воспользуемся формулой:
P = ∫|Ψ(x)|^2 dx
Где Ψ(x) - волновая функция, которая для частицы в одномерной глубокой потенциальной яме может быть выражена как:
Ψ(x) = sqrt(2/l) * sin(nπx/l)
Где n=4 и l/n = l/4.
Проинтегрируем квадрат этой функции по интервалу l/4:
P = ∫(2/l) sin^2(4πx/l) dx
P = ∫(2/l) (1 - cos(8πx/l)) / 2 dx
P = ∫(1/l - cos(8πx/l)/l) dx
P = x/l - (1/8π) * sin(8πx/l) + C
Вычислим интеграл от x/l и от sin(8πx/l) на интервале l/4:
P = (1/4) - (1/8π) [sin(2π) - sin(π)]
P = (1/4) - (1/8π) [0 - 0]
P = 1/4
Ответ: вероятность нахождения электрона в интервале l/4 ямы равна 0,25.