Fondamenti della meccanica atomica
Determinato λ si ricava da una qualunque delle (23)
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che non è altro che la relazione di completezza delle autofunzioni in questione.
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la quale deriva dal teorema di Fourier, indipendentemente dal significato fisico delle quantità in questione.
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Sostituendo l'espressione (86) nell'equazione (85), e uguagliando a zero i coefficienti delle singole potenze di , si determinano formalmente i
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loro i vettori di propagazione delle onde che lo compongono, ossia più è ampio il pacchetto nello spazio delle p, e giungeremo alla importante
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che è la prima delle (94').
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dalle sei componenti del campo elettrico E e di quello magnetico H, ciascuna delle quali soddisfa l'equazione delle onde, che per Ex, p. es., è:
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La velocità di fase delle onde di De Broglie è dunque
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la curva nel tratto II è di tipo esponenziale (fig. 33). In entrambi i casi le curve delle tre regioni si raccordano con continuità, come mostrano le
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La prima delle (205) ha un integrale generale del tipo
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È poi comodo introdurre, in luogo delle coordinate cartesiane x, y, le loro combinazioni lineari
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sistema di coordinate lagrangiane , (che, in particolare, possono essere coordinate cartesiane delle singole particelle, se si tratta di un sistema di
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Essendo la T una funzione quadratica delle , i momenti risultano funzioni lineari delle : è anzi possibile risolverle ed esprimere le come funzioni
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(1) Come si sa dalla meccanica, la forza viva T del sistema è una funzione delle q e delle e si chiamano momenti le quantità
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E poichè, come si è visto, una delle si identifica con l'energia E del sistema, si può riguardare questa come una funzione delle f costanti J, e
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(estendendo le considerazioni del § 51 mediante la separazione delle variabili) come conseguenze di prima approssimazione dell'equazione di Schrödinger e delle
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sistema delle q' si possa eseguire la separazione delle variabili, il che implica (se il sistema non è degenere) che la trasformazione che conduce
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Ora, per la legge delle aree,
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deve essere soddisfatto non solo nei riguardi della frequenza ma anche delle altre proprietà della radiazione emessa. Tale postulato, noto col nome
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e ricordando la regola di moltiplicazione delle matrici (28):
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risolvendo la (53) si otterranno per le delle funzioni delle sole x e non delle y. Tuttavia una qualunque di esse può
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Sviluppiamo la in serie delle :
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Ricordando (v. nota al § 52, P. II) che l'espressione dell'energia in funzione delle q e delle p si è indicata genericamente con (q, p) e si è
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cioè l'ordinaria equazione di Schrödinger relativa alla particella k-esima. Si può dunque prendere come del sistema il prodotto delle delle singole
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dove è una funzione delle sole , che soddisfa l'equazione
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vale a dire: il sistema è in uno stato stazionario, e la sua energia è la somma delle energie delle singole particelle.
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Vogliamo ora stabilire delle altre importanti relazioni di permutazione. Sia una funzione delle sole q, e consideriamola come un operatore : si ha
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Perciò l'equazione delle autofunzioni diviene, detto un autovalore generico
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, che più propriamente si chiama anche «numero d'onde», perchè rappresenta il numero delle lunghezze d'onda contenute in un cm. L'uso del «numero
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Se poi G è una funzione delle q e delle p della forma
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e queste si traducono nelle seguenti relazioni tra gli elementi delle matrici
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L'importanza della teoria delle perturbazioni in fisica atomica è grandissima, poichè molti problemi, di grande interesse dal lato sperimentale
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Moltiplichiamo (a sinistra) i due membri per e integriamo rispetto a tutto lo spazio delle q, tenendo presenti le condizioni di ortogonalità e
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Moltiplicando per , e integrando su tutto il campo di variabilità delle coordinate si ha (ricordando l'ortogonalità e la normalizzazione delle , e
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Riprendiamo ora il caso generale, e occupiamoci della ricerca (in prima approssimazione) delle autofunzioni perturbate date dalla (189). È opportuno
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La teoria delle perturbazioni degli stati stazionari svolta nei §§ precedenti si può naturalmente presentare anche dal punto di vista del metodo
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Vogliamo ora trattare il problema delle perturbazioni in modo più generale, così da includere anche il caso di stati risultanti dalla sovrapposizione
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Guidati dalla scoperta delle serie dell'idrogeno, gli spettroscopisti ricercarono delle regolarità analoghe negli spettri di altri elementi, ed
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e quindi il rapporto delle probabilità dei due risultati + 1 e —1 è:
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Infine, in molti casi, pur non essendo possibile rappresentare i termini con delle formule semplici, si possono tuttavia scrivere le frequenze delle
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Se ciascuna delle fosse vincolata solo da un'equazione differenziale del secondo ordine rispetto al tempo, bisognerebbe assegnare i valori iniziali
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(1) Analogamente, nella teoria elettromagnetica della luce, l'equazione delle onde (del 2° ordine) è conseguenza delle equazioni di Maxwell (del 1
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nell'interpretazione dello spettro di una sostanza è il ricavare dalla tabella delle frequenze delle sue righe spettrali, la tabella, assai più ridotta
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Per chiarire la cosa con un esempio, cerchiamo gli autovalori e le autofunzioni dell'operatore , definito da (288), ossia dall'ultima delle (289
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Introducendovi la (303') e tenendo conto delle (298) si ha
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il che si verifica immediatamente, applicando le (266) e osservando che, per le (267), le coniugate delle matrici sono uguali alle matrici stesse
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(1) Lo studio generale delle proprietà di simmetria delle autofunzioni di particelle è stato fatto coi metodi della teoria dei gruppi da E. WIGNER
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(a causa della antisimmetria delle funzioni integrande), la (395) si scrive:
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§ 4. — NORMALIZZAZIONE DELLE AUTOFUNZIONI.
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Dimostreremo ora una proprietà fondamentale delle autofunzioni.
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