问题 问答题

自旋为,磁矩为μ,电荷为零的粒子置于磁场中。

t=0时磁场为 =(0,0,B0) ,粒子处于 的本征值为-1的本征态

设在t>0时,再加上弱磁场

求t>0时的波函数,以及测到自旋反转的概率。

答案

参考答案:

解法一:精确解。

磁场对粒子的作用为

在σz表象中,H的本征值和本征函数(未归一) 为:

将t=0时初始波函数按能量本征函数展开得到

在t>0时,波函数为

ψ(t) 满足归一化条件,因此在t>0时刻,测到粒子自旋反转的概率为

解法二:近似解。

t=0时磁场

沿Z轴正方向。系统哈密顿量为

粒子处于本征态

,相应的能量本征值

t>0时加入微扰

在H’的作用下,粒子由

态(相应的能量本征值为

。跃迁概率为

其中矩阵元

于是,

当B1<<B0时,易证解法一得到的精确解与解法二的近似解完全相同。

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