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澳洲代考|量子力学代考Quantum mechanics代考|The Stern–Gerlach Experiment

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量子力学Quantum mechanics是从解释那些无法与经典物理学相协调的观察结果的理论中逐渐产生的,例如马克斯-普朗克在1900年对黑体辐射问题的解决方案,以及爱因斯坦在1905年解释光电效应的论文中提出的能量和频率之间的对应。

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澳洲代考|量子力学代考Quantum mechanics代考|The Stern–Gerlach Experiment

澳洲代考|量子力学代考Quantum mechanics代考|Description of the Experiment

We now present a brief discussion of the Stern-Gerlach experiment, which is discussed in almost any book on modern physics. ${ }^{2}$ First, silver (Ag) atoms are heated in an oven. The oven has a small hole through which some of the silver atoms escape. As shown in Figure 1.1, the beam goes through a collimator and is then subjected to an inhomogeneous magnetic field produced by a pair of pole pieces, one of which has a very sharp edge.
We must now work out the effect of the magnetic field on the silver atoms. For our purpose the following oversimplified model of the silver atom suffices. The silver atom is made up of a nucleus and 47 electrons, where 46 out of the 47 electrons can be visualized as forming a spherically symmetrical electron cloud with no net angular momentum. If we ignore the nuclear spin, which is irrelevant to our discussion, we see that the atom as a whole does have an angular momentum, which is due solely to the spin – intrinsic as opposed to orbital – angular momentum of the single 47 th $(5 s)$ electron. The 47 electrons are attached to the nucleus, which is $\sim 2 \times 10^{5}$ times heavier than the electron; as a result, the heavy atom as a whole possesses a magnetic moment equal to the spin magnetic moment of the 47th electron. In other words, the magnetic moment $\mu$ of the atom is proportional to the electron spin $\mathbf{S}$,
$$
\mu \propto \mathbf{S}
$$
where the precise proportionality factor turns out to be $e / m_{e} c(e<0$ in this book) to an accuracy of about $0.2 \%$.

Because the interaction energy of the magnetic moment with the magnetic field is just $-\mu \cdot \mathbf{B}$, the $z$-component of the force experienced by the atom is given by
$$
F_{z}=\frac{\partial}{\partial z}(\boldsymbol{\mu} \cdot \mathbf{B}) \simeq \mu_{z} \frac{\partial B_{z}}{\partial z},
$$

澳洲代考|量子力学代考Quantum mechanics代考|Sequential Stern–Gerlach Experiments

Let us now consider a sequential Stern-Gerlach experiment. By this we mean that the atomic beam goes through two or more SG apparatuses in sequence. The first arrangement we consider is relatively straightforward. We subject the beam coming out of the oven to the arrangement shown in Figure 1.3a, where SGरे stands for an apparatus with the inhomogeneous magnetic field in the $z$-direction, as usual. We then block the $S_{z}-$ $\mathrm{~ c o m p o n e n t ~ c o m i n g ~ o u t ~ o f ~ t h e ~ f i r s t ~ S G}$ $\mathrm{~ s u b j e c t e d ~ t o ~ a n o t h e r ~ S G}$ out of the second apparatus, just the $S_{z}+$ component. This is perhaps not so surprising; after all if the atom spins are up, they are expected to remain so, short of any external field $\mathrm{~ t h a t ~ r o t a t e s ~ t h e ~ s p i n s ~ b e t w e e n ~ t h e ~ f i r s t ~ a n d ~ t h e ~ s e c o n d ~ S G}$

A little more interesting is the arrangement shown in Figure 1.3b. Here the first SG $\mathrm{~ a p p a r a t u s ~ i s ~ t h e ~ s a m e ~ a s ~ b e f o r e ~ b u t ~ t h e ~ s e c o n d ~ o n e ~ ( S G}$ field in the $x$-direction. The $S_{z}+\mathrm{~ b e a m ~ t h a t ~ e n t e r s ~ t h e ~ s e c o n d ~ a p p a r a t u s ~ ( S G}$ into two components, an $S_{x}+$ component and an $S_{x}$ – component, with equal intensities. How can we explain this? Does it mean that $50 \%$ of the atoms in the $S_{z}+$ beam coming $\mathrm{~ o u t ~ o f ~ t h e ~ f i r s t ~ a p p a r a t u s ~ ( S G}$ while the remaining $50 \%$ have both $S_{z}+$ and $S_{x}-$ ? It turns out that such a picture runs into difficulty, as will be shown below.

澳洲代考|量子力学代考QUANTUM MECHANICS代考|Analogy with Polarization of Light

Because this situation looks so novel, some analogy with a familiar classical situation may be helpful here. To this end we now digress to consider the polarization of light waves. This analogy will help us develop a mathematical framework for formulating the postulates of quantum mechanics.

Consider a monochromatic light wave propagating in the $z$-direction. A linearly polarized (or plane polarized) light with a polarization vector in the $x$-direction, which we call for short an $x$-polarized light, has a space-time dependent electric field oscillating in the $x$-direction
$$
\mathbf{E}=E_{0} \hat{\mathbf{x}} \cos (k z-\omega t)
$$
Likewise, we may consider a $y$-polarized light, also propagating in the $z$-direction,
$$
\mathbf{E}=E_{0} \hat{\mathbf{y}} \cos (k z-\omega t) .
$$

澳洲代考|量子力学代考Quantum mechanics代考|The Stern–Gerlach Experiment

量子力学代写

澳洲代考|量子力学代考QUANTUM MECHANICS代考|DESCRIPTION OF THE EXPERIMENT

我们现在简要讨论斯特恩-格拉赫实验,几乎所有现代物理学书籍都讨论过这个实验。2一、银一个G原子在烤箱中加热。烤箱有一个小孔,一些银原子通过该小孔逸出。如图 1.1 所示,光束通过准直器,然后受到由一对极片产生的不均匀磁场,其中一个极片具有非常锋利的边缘。
我们现在必须计算出磁场对银原子的影响。对于我们的目的,以下银原子的过度简化模型就足够了。银原子由一个原子核和 47 个电子组成,其中 47 个电子中的 46 个可以被可视化为形成一个没有净角动量的球对称电子云。如果我们忽略与我们的讨论无关的核自旋,我们会看到整个原子确实具有角动量,这完全是由于单个 47 th 的自旋 – 固有而不是轨道 – 角动量(5s)电子。47个电子附着在原子核上,即∼2×105比电子重几倍;结果,整个重原子的磁矩等于第 47 个电子的自旋磁矩。换句话说,磁矩μ原子的自旋与电子自旋成正比小号,
μ∝小号
其中精确的比例因子是和/米和C(和<0在本书中),精度约为0.2%.

因为磁矩与磁场的相互作用能正好−μ⋅乙, 这和- 原子所受力的分量由下式给出
F和=∂∂和(μ⋅乙)≃μ和∂乙和∂和,

澳洲代考|量子力学代考QUANTUM MECHANICS代考|SEQUENTIAL STERN–GERLACH EXPERIMENTS

现在让我们考虑一个连续的 Stern-Gerlach 实验。我们的意思是原子束依次通过两个或多个 SG 设备。我们考虑的第一种安排相对简单。我们对从烤箱出来的光束进行图 1.3a 所示的排列,其中 SGरे 代表在和- 方向,像往常一样。然后我们阻止小号和−  C○米p○n和n吨 C○米一世nG ○在吨 ○F 吨H和 F一世rs吨 小号G  s在bj和C吨和d 吨○ 一个n○吨H和r 小号G出第二台设备,只是小号和+零件。这也许并不令人惊讶。毕竟,如果原子自旋向上,它们预计会保持这种状态,没有任何外部场 吨H一个吨 r○吨一个吨和s 吨H和 sp一世ns b和吨在和和n 吨H和 F一世rs吨 一个nd 吨H和 s和C○nd 小号G

更有趣的是图 1.3b 所示的排列。这是第一个SG 一个pp一个r一个吨在s 一世s 吨H和 s一个米和 一个s b和F○r和 b在吨 吨H和 s和C○nd ○n和 (小号G中的字段X-方向。这小号和+ b和一个米 吨H一个吨 和n吨和rs 吨H和 s和C○nd 一个pp一个r一个吨在s (小号G分为两个部分,一个小号X+组件和一个小号X– 分量,强度相等。我们该如何解释呢?这是否意味着50%中的原子小号和+光束来了 ○在吨 ○F 吨H和 F一世rs吨 一个pp一个r一个吨在s (小号G而剩下的50%两者都有小号和+和小号X−? 事实证明,这样的图片遇到了困难,如下所示。

澳洲代考|量子力学代考QUANTUM MECHANICS代考|ANALOGY WITH POLARIZATION OF LIGHT

因为这种情况看起来很新颖,所以与熟悉的经典情况进行类比可能会有所帮助。为此,我们现在离题来考虑光波的偏振。这个类比将帮助我们建立一个数学框架来制定量子力学的假设。

考虑一个单色光波在和-方向。线偏振○rpl一个n和p○l一个r一世和和d具有偏振矢量的光X-方向,我们简称为X-偏振光,具有时空相关的电场,在X-方向
和=和0X^因⁡(ķ和−ω吨)
同样,我们可以考虑一个是- 偏振光,也传播在和-方向,
和=和0是^因⁡(ķ和−ω吨).

澳洲代考|量子力学代考Quantum mechanics代考

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微观经济学代写

微观经济学是主流经济学的一个分支,研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富,各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。

线性代数代写

线性代数是数学的一个分支,涉及线性方程,如:线性图,如:以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。

博弈论代写

现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼(John von Neumann)提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理,这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后,1944年,他与奥斯卡-莫根斯特恩(Oskar Morgenstern)共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书,该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论,使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。

微积分代写

微积分,最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”,是对连续变化的数学研究,就像几何学是对形状的研究,而代数是对算术运算的概括研究一样。

它有两个主要分支,微分和积分;微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率,而积分涉及数量的累积,以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系,它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。

计量经济学代写

什么是计量经济学?
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用,使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设,并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验,然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。

根据你是对测试现有理论感兴趣,还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣,计量经济学可以细分为两大类:理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。

Matlab代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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