两电子系统的自旋波函数 |𝜒⟩ = 𝑐1 |↑↑⟩ + 𝑐2 |↑↓⟩ + 𝑐3 |↓↑⟩ + 𝑐4 |↓↓⟩ 对这一状态,测量第一个电子的自旋分量𝑠1𝑥总是+ 1/2 ℏ,并且测第二个电子的自旋分量𝑠2𝑦总 是为− 1/2 ℏ。求𝑐1, 𝑐2, 𝑐3, 𝑐4。
时间: 2024-02-26 09:53:50 浏览: 128
自旋电子学(微磁学)各种基本公式的推导
5星 · 资源好评率100%
根据题意,测量第一个电子的自旋分量𝑠1𝑥总是+ 1/2 ℏ,因此第一个电子处于状态 |↑⟩ 或 |↓⟩。而测量第二个电子的自旋分量𝑠2𝑦总是为− 1/2 ℏ,因此第二个电子处于状态 |↓⟩ 或 |↓⟩。
假设第一个电子处于状态 |↑⟩,第二个电子处于状态 |↓⟩,则测量这个状态的概率为:
P = |𝑐2|^2
因此,我们要求的系数𝑐2可以通过以下公式计算:
𝑐2 = ±√P
其中正负号取决于相位因子,我们可以任意选择。在这里,我们选择正号。
类似地,如果第一个电子处于状态 |↓⟩,第二个电子处于状态 |↑⟩,则测量这个状态的概率也为P,系数𝑐3可以计算为:
𝑐3 = ±√P
同样选择正号。而由于第一个电子处于状态 |↑⟩ 或 |↓⟩,因此系数𝑐1和𝑐4的模长平方之和为1-P,即:
|𝑐1|^2 + |𝑐4|^2 = 1 - P
我们无法确定具体的𝑐1和𝑐4,但是可以确定它们的相对大小关系。因为如果|𝑐1|^2 > |𝑐4|^2,则第一个电子处于状态 |↑⟩ 的概率大于处于状态 |↓⟩ 的概率,与测量结果不符。因此,必须有:
|𝑐1|^2 ≤ |𝑐4|^2
综上所述,系数𝑐1、𝑐2、𝑐3、𝑐4满足以下条件:
|𝑐1|^2 + |𝑐4|^2 = 1 - |𝑐2|^2 = 1 - |𝑐3|^2
|𝑐1|^2 ≤ |𝑐4|^2
𝑐2 = 𝑐3 = ±√P,选择正号即可。
阅读全文