Pozitsiya va Impuls fazosi: Versiyalar orasidagi farq

Kontent oʻchirildi Kontent qoʻshildi
MalikxanBot (munozara | hissa)
Umumiy tuzatishlar amalga oshirildi. Xato haqida xabar bermoqchimisiz? (Bot)
MalikxanBot (munozara | hissa)
Umumiy tuzatmalar (Bot)
Qator 6:
Bu miqdorlar va g'oyalar barcha klassik va kvant fizikasidan ustundir va fizik tizimni tashkil etuvchi zarrachalarning pozitsiyalari yoki ularning momentlari yordamida tasvirlash mumkin, har ikkala formula ham ko'rib chiqilayotgan tizim haqida bir xil ma'lumot beradi. Yana bir miqdor [[Toʻlqinlar|to'lqinlar]] kontekstida aniqlash uchun foydalidir. To'lqin vektori '''k''' (yoki oddiygina " '''k''' -vektor") o'zaro uzunlikdagi o'lchamlarga ega bo'lib, uni o'zaro [[vaqt]] o'lchamlariga ega bo'lgan ''ō'' [[Burchak chastota|burchak chastotasining]] analogiga aylantiradi. Barcha to'lqin vektorlari to'plami '''k-fazodir'''. Odatda '''r''' '''k''' ga qaraganda intuitivroq va soddaroqdir, ammo buning aksi ham to'g'ri bo'lishi mumkin, masalan, qattiq jismlar fizikasida.
 
[[Kvant mexanika|Kvant mexanikasi]] pozitsiya va impuls o'rtasidagi ikkilanishning ikkita asosiy misolini keltiradi: Geyzenberg noaniqlik printsipi <math>\Delta</math>''x'' <math>\Delta</math>''p'' ≥ ''ħ'' /2 pozitsiya va impulsni bir vaqtning o'zida ixtiyoriy aniqlik bilan bilish mumkin emasligini va [[De Broyl toʻlqini|de Broyl munosabati]] '''p''' = ''ħ'''''k'''. erkin zarrachaning impulsi va to'lqin vektori o'zaro proportsionaldir.<ref>{{Kitobkitob manbasi|title=Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles|first=R.|last=Eisberg|edition=2nd|publisher=John Wiley & Sons|year=1985|isbn=978-0-471-87373-0|url=https://archive.org/details/quantumphysicsof00eisb}}</ref> Shu nuqtai nazardan, bir ma'noli bo'lsa, " [[impuls]] " va "to'lqin vektor" atamalari bir-birining o'rnida ishlatiladi. Biroq, de Broyl munosabati kristalda to'g'ri emas.
 
== Klassik mexanikada pozitsiya va impuls fazolari ==
 
=== Lagranj mexanikasi ===
Ko'pincha Lagranj mexanikasida Lagrangian ''L'' ('''q''', ''d'' '''q''' / ''dt'', ''t'') konfiguratsiya maydonida bo'ladi, bu erda '''q''' = (''q'' <sub>1</sub>, ''q'' <sub>2</sub> ,..., ''q <sub>n</sub>'') umumlashtirilgan koordinatalarning <math>\eta</math> - tuplesidir.. Eyler-Lagranj harakat tenglamalari<math display="block">\frac{d}{dt}\frac{\partial L}{\partial \dot{q}_i} = \frac{\partial L}{\partial q_i} \,,\quad \dot{q}_i \equiv \frac{dq_i}{dt}\,. </math>(Bir haddan tashqari nuqta bir martalik hosilani bildiradi). Har bir umumlashtirilgan koordinata uchun kanonik impuls ta'rifini kiritish<math display="block"> p_i = \frac{\partial L}{\partial \dot{q}_i} \,, </math>Eyler-Lagranj tenglamalari shaklni oladi<math display="block">\dot{p}_i = \frac{\partial L}{\partial q_i} \,. </math>Lagrangian impuls fazosida ham ifodalanishi mumkin,<ref>{{Kitobkitob manbasi|url=https://books.google.com/books?id=1J2hzvX2Xh8C|title=Analytical Mechanics|isbn=978-0-521-57572-0|last=Hand|first=Louis N|date=1998|page=190}}</ref> ''L'' ′('''p''', ''d'' '''p''' / ''dt'', ''t''), bu erda '''p''' = (''p'' <sub>1</sub>, ''p'' <sub>2</sub>,..., ''p <sub>n</sub>'') ''n'' -tupledir. umumlashtirilgan moment. Lagranjning umumlashtirilgan koordinata fazosining umumiy differentsialidagi o'zgaruvchilarni o'zgartirish uchun Legendre transformatsiyasi amalga oshiriladi;<math display="block">dL = \sum_{i=1}^n \left(\frac{\partial L }{\partial q_i}dq_i + \frac{\partial L }{\partial \dot{q}_i}d\dot{q}_i\right) + \frac{\partial L }{\partial t}dt = \sum_{i=1}^n (\dot{p}_i dq_i + p_i d\dot{q}_i) + \frac{\partial L }{\partial t}dt \,, </math>Bu erda umumlashtirilgan impulsning ta'rifi va Eyler-Lagrange tenglamalari ''L'' ning qisman hosilalari o'rnini egalladi. Differensiallar uchun mahsulot qoidasi<ref group="nb">For two functions {{Math|''u''}} and {{Math|''v''}}, the differential of the product is {{Math|1=''d''(''uv'') = ''udv'' + ''vdu''}}.</ref> umumlashtirilgan koordinatalar va tezliklardagi differentsiallarni umumlashtirilgan momentdagi differentsiallar va ularning vaqt hosilalari bilan almashish imkonini beradi,<math display="block">\dot{p}_i dq_i = d(q_i\dot{p}_i) - q_i d\dot{p}_i </math><math display="block"> p_i d\dot{q}_i = d(\dot{q}_i p_i) - \dot{q}_i d p_i </math>almashtirilgandan so'ng soddalashtiriladi va qayta tartibga solinadi<math display="block"> d\left[L - \sum_{i=1}^n(q_i\dot{p}_i + \dot{q}_i p_i)\right] = -\sum_{i=1}^n (\dot{q}_i d p_i + q_i d\dot{p}_i) + \frac{\partial L }{\partial t}dt \,. </math>Endi impuls fazosining to'liq differensiali Lagranjian ''L'' ′ dir
 
shuning uchun lagranjlarning differensiallarini, momentlarini va ularning vaqt hosilalarini solishtirganda, mos ravishda, ''L ' impuls fazosi va L'' ''''' dan olingan umumlashtirilgan koordinatalar.<math display="block">L' = L - \sum_{i=1}^n(q_i\dot{p}_i + \dot{q}_i p_i)\,,\quad -\dot{q}_i = \frac{\partial L'}{\partial p_i}\,,\quad -q_i = \frac{\partial L'}{\partial \dot{p}_i} \,. </math>Oxirgi ikkita tenglamani birlashtirib, impuls fazosi Eyler-Lagrange tenglamalarini beradi<math display="block">\frac{d}{dt}\frac{\partial L'}{\partial \dot{p}_i} = \frac{\partial L'}{\partial p_i} \,. </math>Legendre transformatsiyasining afzalligi shundaki, bu jarayonda yangi va eski funktsiyalar va ularning o'zgaruvchilari o'rtasidagi bog'liqlik olinadi. Tenglamaning koordinata va impuls shakllari ham ekvivalent bo'lib, tizimning dinamikasi haqida bir xil ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Ushbu shakl momentum yoki burchak momenti Lagrangianga kirganda foydaliroq bo'lishi mumkin.
Qator 20:
== Kvant mexanikasidagi pozitsiya va impuls fazolari ==
 
[[Kvant mexanika|Kvant mexanikasida]] zarracha kvant holati bilan tavsiflanadi. Bu kvant holatini asosiy holatlarning superpozitsiyasi (ya'ni vaznli yig'indi sifatida chiziqli birikma) sifatida ko'rsatish mumkin. Printsipial jihatdan bazaviy holatlar to'plamini tanlash erkindir, agar ular bo'sh joyni qamrab olsa. Pozitsiya operatorining xos funksiyalari bazis funksiyalar toʻplami sifatida tanlansa, holat haqida pozitsiya fazosida [[To'lqin funksiya|toʻlqin funksiyasi]] {{Math|''ψ''('''r''')}} sifatida soʻz boradi (uzunlik boʻyicha [[fazo]] haqidagi oddiy tushunchamiz). '''r''' pozitsiyasi bo'yicha tanish bo'lgan Shredinger tenglamasi pozitsiyani tasvirlashda kvant mexanikasiga misoldir.<ref name="peleg">{{Kitobkitob manbasi|title=Quantum Mechanics (Schaum's Outline Series)|first=Y.|last=Peleg|edition=2nd|publisher=McGraw Hill|year=2010|isbn=978-0-07-162358-2}}</ref>
 
Bazis funksiyalar toʻplami sifatida boshqa operatorning xos funksiyalarini tanlab, bir xil holatning bir qancha turli koʻrinishlariga erishish mumkin. Agar impuls operatorining xos funktsiyalari bazis funktsiyalar to'plami sifatida tanlansa, natijada to'lqin funksiyasi <math>\phi(\mathbf{k})</math> impuls fazosidagi to’lqin funksiyasi deyiladi.<ref name="peleg">{{Kitobkitob manbasi|title=Quantum Mechanics (Schaum's Outline Series)|first=Y.|last=Peleg|edition=2nd|publisher=McGraw Hill|year=2010|isbn=978-0-07-162358-2}}<cite class="citation book cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFPelegPniniZaarurHecht2010">Peleg, Y.; Pnini, R.; Zaarur, E.; Hecht, E. (2010). ''Quantum Mechanics (Schaum's Outline Series)'' (2nd&nbsp;ed.). McGraw Hill. [[ISBN]]&nbsp;[[Maxsus:Kitob manbalari/978-0-07-162358-2|<bdi>978-0-07-162358-2</bdi>]].</cite></ref>
 
Kvant mexanikasining o'ziga xos xususiyati shundaki, fazali bo'shliqlar turli xil bo'lishi mumkin: diskret o'zgaruvchan, rotor va doimiy o'zgaruvchan. Quyidagi jadvalda uch turdagi fazali bo'shliqlar bilan bog'liq ba'zi munosabatlar jamlangan.<ref name="phasespaces">{{jurnal manbasi|arxiv=1709.04460|title=General phase spaces: from discrete variables to rotor and continuum limits|last=Albert|first1=Victor V|last2=Pascazio|first2=Saverio|last3=Devoret|first3=Michel H|journal=Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical|year=2017|volume=50|issue=50|page=504002|doi=10.1088/1751-8121/aa9314}}</ref>
Qator 28:
 
== Fazo va o'zaro makon o'rtasidagi munosabat ==
To'lqin funktsiyasining momentum ifodasi Furye transformatsiyasi va chastota sohasi tushunchasi bilan juda chambarchas bog'liq. Kvant-mexanik zarracha impulsga mutanosib chastotaga ega boʻlganligi uchun (yuqorida berilgan de-Broyl tenglamasi), zarrachani impuls komponentlari yigʻindisi sifatida tasvirlash uni chastota komponentlari yigʻindisi (yaʼni Furye konvertatsiyasi) sifatida tasvirlashga tengdir.<ref>{{Kitobkitob manbasi|title=Quantum Mechanics|first=E.|last=Abers|publisher=Addison Wesley, Prentice Hall Inc|year=2004|isbn=978-0-13-146100-0}}</ref> Bu biz o'zimizdan qanday qilib bir vakillikdan ikkinchisiga o'tishimiz mumkinligini so'raganimizda aniq bo'ladi.
 
=== Pozitsiya fazosidagi funksiyalar va operatorlar ===
Qator 36:
 
=== Impuls fazosidagi funksiyalar va operatorlar ===
Aksincha, impuls fazosida uch o'lchovli to'lqin funktsiyasi <math>\phi(\mathbf{k})</math> ortogonal bazis funktsiyalarining vaznli yig'indisi sifatida ifodalanishi mumkin <math>\phi_j(\mathbf{k})</math> ,<math display="block">\phi(\mathbf{k}) = \sum_j \psi_j \phi_j(\mathbf{k}),</math>yoki integral sifatida,<math display="block">\phi(\mathbf{k}) = \int_{\mathbf{r}\text{-space}} \psi(\mathbf{r}) \phi_{\mathbf{r}}(\mathbf{k}) \mathrm d^3\mathbf{r}.</math>Pozitsiya operatori tomonidan berilgan<math display="block">\mathbf{\hat r} = i \hbar\frac{\partial}{\partial \mathbf p} = i\frac{\partial}{\partial \mathbf{k}}</math>xos funksiyalar bilan<math display="block">\phi_{\mathbf{r}}(\mathbf{k}) = \frac{1}{\left(\sqrt{2\pi}\right)^3} e^{-i \mathbf{k}\cdot\mathbf{r}}</math>va xos qiymatlar '''r'''. Shunday qilib, shunga o'xshash parchalanish <math>\phi(\mathbf{k})</math> teskari Furye konvertatsiyasi bo'lib chiqadigan ushbu operatorning xos funktsiyalari nuqtai nazaridan amalga oshirilishi mumkin,<ref name="Penrose">{{Kitobkitob manbasi|last=R. Penrose|title=[[The Road to Reality]]|publisher=Vintage books|year=2007|isbn=978-0-679-77631-4}}</ref><math display="block">\phi(\mathbf{k})=\frac{1}{(\sqrt{2\pi})^3} \int_{\mathbf{r}\text{-space}} \psi(\mathbf{r}) e^{-i \mathbf{k}\cdot\mathbf{r}} \mathrm d^3\mathbf{r}.</math>
 
== Pozitsiya va impuls operatori o'rtasidagi unitar ekvivalentlik ==