Commutatorregels bij kwantummechanica

Moderators: dirkwb, Xilvo

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 4.161

Commutatorregels bij kwantummechanica

Ik zit een beetje vast bij een commutator som. Ik wil heel graag het volgende onderdeel goed begrijpen.

In mijn boek wordt het volgende afgeleid met commutatie regels:
\( [L_x,L_y]=[yp_z-zp_y,zp_x-xp_z]=[yp_z,zp_x]-[yp_z,xp_z]-[zp_y,zp_x]+[zp_y,xp_z] \)
Allemaal duidelijk waar het vandaan komt. De hoekmoment operator komt van het kruisproduct tussen het momentum en de plaats, en daarna werken ze het uit omdat alle operatoren distributief zijn ten opzichte van optelling.

Maar dan. Nu zou ik heel graag bijvoorbeeld de eerste term
\([yp_z,zp_x]\)
willen uitwerken.

Nu heb ik de regel gevonden:
\([A,BC]=[A,B]C+B[A,C]\)
En nu dacht ik, als ik vervolgens de twee termen rechts van het = teken uitwerk zodat A bijvoorbeeld gelijk zou zijn aan AD, en hetzelfde uithaal met de complementaire regel:
\([AB,C]=A[B,C]+[A,C]B\)
dat ik dan uiteindelijk dit zou krijgen:
\([AD,BC] = A[D,B]C + [A,B]DC + BA[D,C] + B[A,C]D\)
Hopelijk heb ik geen foutjes gemaakt bij het overtypen van mijn notitieblok. Nu is mijn vraag mag ik dit doen? En als ik dan vervolgens
\([yp_z,zp_x]\)
daarin invul, zie ik dat de laatste drie termen commuteren en dus wegvallen en dat je overhoudt:
\(y[p_z,z]p_x\)
Wat doe ik dan nu, want die nare operatoren zijn zo notoir slipperig dat ik ze nooit echt goed begrepen heb, en ik wil ze nu eindelijk eens doorkrijgen. Volgens mijn boek zou er uit moeten komen:
\([L_x,L_y]=yp_x[p_z,z]+xp_y[z,pz]\)
Die eerste term lijkt heel erg op wat ik hierboven ook gekregen heb, alleen staat mijn commutator tussen de
\(y\)
en
\(p_y\)
in, kan ik dat zomaar omdraaien, of heb ik een foutje gemaakt? Is er een makkelijkere truc.

Alvast bedankt.
De tekst in het hierboven geschreven stukje kan fouten bevatten in: argumentatie, grammatica, spelling, stijl, biologische of scheikundige of natuurkundige of wiskundige feiten kennis. Hiervoor bied StrangeQuark bij voorbaat zijn excuses aan.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Commutatorregels bij kwantummechanica

StrangeQuark schreef:dat ik dan uiteindelijk dit zou krijgen:
\([AD,BC] = A[D,B]C + [A,B]DC + BA[D,C] + B[A,C]D\)
Hopelijk heb ik geen foutjes gemaakt bij het overtypen van mijn notitieblok. Nu is mijn vraag mag ik dit doen?
Volgens mij mag dat en klopt dat.
StrangeQuark schreef:En als ik dan vervolgens
\([yp_z,zp_x]\)
daarin invul, zie ik dat de laatste drie termen commuteren en dus wegvallen en dat je overhoudt:
\(y[p_z,z]p_x\)
Wat doe ik dan nu, want die nare operatoren zijn zo notoir slipperig dat ik ze nooit echt goed begrepen heb, en ik wil ze nu eindelijk eens doorkrijgen. Volgens mijn boek zou er uit moeten komen:
\([L_x,L_y]=yp_x[p_z,z]+xp_y[z,pz]\)
Lijkt me ook juist. Beschouw de commutator nu als geheel en pas dan commutativiteit van de vermenigvuldiging toe, je vindt dan de eerste term uit je boek. De negatieve termen in je uitwerking gaan wegvallen (alle verschillen in coördinaten commuteren en [z,z] en [p_z,p_z] zijn ook 0). Van de laatste term krijg je de tweede term uit je boek. De "makkelijkere truc" voor de tweede term zou eventueel zijn: symmetrie-overweging.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 4.161

Re: Commutatorregels bij kwantummechanica

Dank TD. Ik ploeter verder. :D
De tekst in het hierboven geschreven stukje kan fouten bevatten in: argumentatie, grammatica, spelling, stijl, biologische of scheikundige of natuurkundige of wiskundige feiten kennis. Hiervoor bied StrangeQuark bij voorbaat zijn excuses aan.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Commutatorregels bij kwantummechanica

Oké succes! De commutatoren [z,p_z] kan je dan eventueel ook nog vereenvoudigen tot
\(i \hbar\)
.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 222

Re: Commutatorregels bij kwantummechanica

Je hoeft hier volgens mij niet echt veel te doen met gekke commutator regels. Gewoon die vier commutatoren uitschrijven:
\( [L_x,L_y]=[yp_z-zp_y,zp_x-xp_z]=[yp_z,zp_x]-[yp_z,xp_z]-[zp_y,zp_x]+[zp_y,xp_z] \)
Neem bijvoorbeeld de eerste:
\( [yp_z,zp_x]=yp_zzp_x-zp_xyp_z \)
\(p_x\)
en y werken niet op z en
\(p_z\)
. Je kan deze dus naar voren halen en schrijven:
\([yp_z,zp_x]=yp_zzp_x-zp_xyp_z=yp_xp_zz-yp_xzp_z=yp_x[p_z,z]\)
Alleen de z en
\(p_z\)
mogen hier niet verwisseld worden, omdat deze niet commuteren.

Voor de tweede term kan je hetzelfde doen en dan zie je dat alle termen verwisselbaar zijn, je hebt alleen termen x, y en
\(p_z\)
en deze werken allemaal niet opelkaar.

De rest is dan eenvoudig en levert je het resultaat uit Griffiths op (of staat dit in het dictaat van Kelly?)
"If you're scared to die, you'd better not be scared to live"

Gebruikersavatar
Berichten: 4.161

Re: Commutatorregels bij kwantummechanica

Dit had ik ook al geprobeerd (gewoon uitschrijven)
\([yp_z,zp_x]=yp_zzp_x-zp_xyp_z=yp_xp_zz-yp_xzp_z=yp_x[p_z,z]\)
Het probleem is alleen dat ik niet zo goed weet wanneer ik dat nou mag verwisselen of niet. Als
\(p_x\)
voor de z staat, dan weet ik wel dat ze niet commuteren, maar juist dat vind ik dan raar, want als je
\(p_x z\)
hebt, zou ik zeggen dat je krijgt:
\( \frac{\hbar}{i} \frac{d}{dx}z\)
en dat is nul. Ik zou sowieso dan zeggen dat die term dan wegvalt, maar dat mag je dus niet zomaar doen? Gewoon bedenken dat operatoren voor de x richting alleen iets met x doen of niet en in ieder geval niet met de overigen?

Je mag dus operatoren en coordinaten gewoon onderling verwisselen als ze niet op elkaar reageren? (ik had het op alle aangedragen manieren gedaan, ik vroeg me alleen af of het wel mocht)
De tekst in het hierboven geschreven stukje kan fouten bevatten in: argumentatie, grammatica, spelling, stijl, biologische of scheikundige of natuurkundige of wiskundige feiten kennis. Hiervoor bied StrangeQuark bij voorbaat zijn excuses aan.

Gebruikersavatar
Berichten: 222

Re: Commutatorregels bij kwantummechanica

Je moet het nog wel zien alsof het op een golffunctie werkt, dus
\([p_x,z]\Psi(x,y,z)=(p_xz-zp_x)\Psi(x,y,z)=(zp_x-zp_x)\Psi(x,y,z)=0\)
Maar dat betekent niet dat
\(zp_x\Psi(x,y,z)\)
nul is.
"If you're scared to die, you'd better not be scared to live"

Gebruikersavatar
Berichten: 4.161

Re: Commutatorregels bij kwantummechanica

Check, dank. Handig toch zo'n forum. :D
De tekst in het hierboven geschreven stukje kan fouten bevatten in: argumentatie, grammatica, spelling, stijl, biologische of scheikundige of natuurkundige of wiskundige feiten kennis. Hiervoor bied StrangeQuark bij voorbaat zijn excuses aan.

Reageer