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Simulationsbeispiele zur Angewandten Quantenmechanik
Maria Daghofer, Wolfgang von der Linden
- Spin-1/2 Teilchen in einem konstanten und homogenen Magnetfeld. Die Rotation des Erwartungswertes um das Magnetfeld wird simuliert.Aufgabenstellung
- Quantenmechanisches Teilchen im Schwerefeld. Die Eigenwerte und Eigenfunktionen werden numerisch und analytisch berechnet. Die zeitliche Entwicklung eines Wellenpackets wird simuliert und mit einer klassischen Bewegung verglichen. Aufgabenstellung
- Teilchen im eindimensionalen Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden. Wieder wird die Dynamik eines Wellenpakets dargestellt, einmal mit Stromtransport und einmal ohne. Aufgabenstellung
- Ammoniak Maser. Hier wird ein stark vereinfachtes Potential für die Schwingungen des N-Atom im NH3-Molekül behandelt. Die tiefsten Eigenzustände werden berechnet und die Dynamik von Superpositionen simuliert, wobei man die jeweiligen Frequenzen vergleicht. Einer der betrachteten Übergänge wird im Ammoniak Maser zur Erzeugung von Mikrowellen genutzt. Aufgabenstellung
- Magnetische Resonanz. Ein Spin-1/2 Teilchen befindet sich in einem konstanten Magnetfeld. Zusätzlich gibt es ein (schwaches) periodisches Störfeld normal dazu. Diese Störung induziert Übergänge zwischen den Zuständen des ungestörten Systems, die zu einer periodischen Änderung der Besetzungsdichten führen. Frequenz und Amplitude dieses Zyklus wurden numerisch und mit einer analytischen Näherung abhängig von Stärke und Frequenz der Störung berechnet. Je näher die Frequenz der Störung an der Energiedifferenz der ungestörten Zustände liegt, desto mehr Teilchen können zu einem Übergang bewegt werden. Dieses Verhalten wird bei Kern- und Elektronenspinresonanz ausgenützt. Aufgabenstellung
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