上题中,如二粒子间有微弱相互作用(当作微扰)
H'=V12=Aδ(x2-x1)=Aδ(x) (1)
求体系的最低三个能级的一级微扰修正.
一个均匀加宽工作物质具有由E1、E2、E3组成的三能级系统,三个能级的统计权重相等。E1为基态,E3及E2能级的寿命分别为τ3及τ2,E3→E2能级的弛豫速率为1/τ32中心频率发射截面为σ32。泵浦光频率与E1、E2间跃迁相应,它引起的受激辐射几率W12=W21=Wp。泵浦光将粒子由基态激发到E2能级,使E2和E3能级上粒子数密度之差△n23=n2-n3增加,从而形成一个光泵吸收体(由于热平衡下,各能级的粒子数呈玻耳兹曼分布,无泵浦时n2也大于n3,但由于E2-E1kbT,E3-E1
kbT,故无泵浦时△n23≈0,因此对频率与E3-E2跃迁相对应的光无明显的吸收作用)。若有频率恰为E3-E2跃迁谱线中心频率
的光入射,试求:
作一维自由运动的二粒子体系,粒子质量m1=m2=m,粒子间无相互作用,也无外力作用.以x1、x2表示粒子1、2的坐标,X、x表示质心坐标和相对坐标,
,x=x1-x2(1)
以p1、p2表示粒子1、2的动量算符,P、p表示总动量与相对动量算符,
,
(2)
,
(3)
体系的Hlamilton量为
(4)
其中
M=2m,(5)
分别为总质量与折合质量.式(2)是p1、p2在(x1,x2)表象中的算符表示,式(3)是P、p在(X,x)表象中的算符表示.
体系的力学量完全集由一组对易算符构成,可以选(x1,x2)、(X,x)、(p1,p2)、(P,p)、(x,P)、(X,p)等等.
作为一维铁磁体的简化模型,考虑自旋为的许多粒子排列在一直线上,每个粒子各处一定的位置,如图所示.假设每个粒子只与左右近邻发生自旋一自旋相互作用,体系的总能量算符为(取h=1)
,γ>0
试证明(a)总自旋
为守恒量;(b)在体系的基态下,相邻粒子之间必然构成自旋三重态(自旋指向互相“平行”).讨论基态能级的简并度.
两个质量相同(m1=m2=m)的粒子,同在一维谐振子势场中运动.如忽略二粒子间相互作用,则体系的总能量算符为
H=H1+H2=T1+T2+V1+V2
(1)
计算两两之间的具有“反铁磁”相互作用
,i,j=1,2,3或铁磁相互作用J<0的三个1/2自旋粒子的基态能量,讨论其简并度.