%\includegraphics{excs/qm1_blatt06_SS08.pdf}
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\chapter{Quantenmechanik I - Übungsblatt 6}
\section{Aufgabe 14: Spin-1-Teilchen}
\subsection*{a)}
\begin{align}
	H &= A S_z + B S_x^2 \\
	H &= A \hbar \Sigma_z + B \hbar^2 \Sigma_x^2 \\
	H &= A \hbar \inlinematrix{1 &0 &0 \\ 0 &0 &0 \\ 0 &0 &-1} + \frac{B \hbar^2}{2} \inlinematrix{1 &0 &1 \\ 0 &2 &0 \\ 1 &0 &1} \\
	H &= \hbar \inlinematrix{A+\frac{B \hbar}{2} &0 &\frac{B \hbar}{2} \\ 0 &\frac{B \hbar}{2} &0 \\ \frac{B \hbar}{2} &0 &-A+\frac{B \hbar}{2}}
\end{align}


$det(H-\lambda \einsmatrix) = 0$
\begin{align}
	\lambda_1 &= B\hbar^2 \\
	\lambda_2 &= \frac{\hbar^2}{2} B (1 + \sqrt{1 + \frac{4 A^2}{\hbar^2 B^2}} \\
	\lambda_3 &= \frac{\hbar^2}{2} B (1-\sqrt{1 + \frac{4 A^2}{\hbar^2 B})}
\end{align}

\begin{align}
	a		&:= A + \frac{\hbar B}{2} \sqrt{1+\frac{4 A^2}{\hbar^2 B^2}} \\
	b		&:= \frac{\hbar B}{2} \\
	\ket{\phi_0}	&= \inlinematrix{0 \\ 1 \\ 0} &
	\ket{\phi+}	&= \frac{1}{\sqrt{a^2+b^2}} \inlinematrix{a \\ 0 \\ b} &
	\ket{\phi-}	&= \frac{1}{\sqrt{a^2+b^2}} \inlinematrix{-b \\ 0 \\ a} \\ \\
	\ket{\psi(t)}	&= c_0 e^{-\i E_0 t} \ket{\phi_0} + c_+ e^{-E_+ t} \ket{\psi_+} + c_- e^{-E_-t t} \ket{\phi-} \\ % muss da nicht e^\i?
	\ket{\psi(0)}	&= \ket{z+} &= \inlinematrix{1 \\ 0 \\ 0} \\ \\
\end{align}
$\Rightarrow c_0 = 0$
\begin{align}
	\frac{1}{\sqrt{a^2+b^2}}(c_+ a - c_- b) &\stackrel{!}{} 1 \\
	\frac{1}{\sqrt{a^2+b^2}}(c_+ b + c_- a) &\stackrel{!}{} 0
\end{align}
$\Rightarrow $
\begin{align}
	c_-	&= \frac{-b\sqrt{a^2+b^2}}{a^2+b^2} \\
	c_+	&= \frac{a\sqrt{a^2+b^2}}{a^2+b^2} \\
	S_x	&= \hbar \Sigma_x &= \hbar \inlinematrix{0 &1 &0 \\ 1 &0 &1 \\ 0 &1 &0}
\end{align}

Da $\inlinematrix{l \\ o \\ m} S_x \inlinematrix{n \\ o \\ p} = 0$ folgt $S_x = S_y = 0$ %wo kommt das her, und wieso ist hier S_x=0, obwohl es oben != 0 ist





\subsection*{b)}

\begin{align}
	S_z &= \hbar \inlinematrix{1 &0 &0 \\ 0 &0 &0 \\ 0 &0 &-1}
\end{align}

\begin{align}
	\dirac{\psi(t)}{S_z}{\psi(t)} &= \frac{1}{\sbk{a^2+b^2}^2} [(a^2-b^2)^2 + 4 a^2 b^2 \cosb{(E_+-E_-)t}]
\end{align}



\section{Aufgabe 15: Benzol-Molekül (Teil 2)}
\subsection*{a)}
\begin{align}
	P_m H 			&= \norm{\braket{\phi_m}{\psi(t)}} \\
	\ket{\psi(t)} 	&= U(t,t_0) \ket{\psi(t)} \\
					&= exp{-\frac{\i}{\hbar} t H} \\
					&= \sum{k=0}{5}{exp(-\frac{\i}{\hbar} t \lambda_k) \ket{\chi_k} \braket{\chi_k}{\phi_0}} \\ %warum 5?
					&=^1 \frac{1}{6} \sum{k=0}{5}{\sum{n=0}{5}{exp(-\frac{\i}{\hbar} t (E-2Acos(\delta_k)))}} \\ %warum diese umformung?
	P_m(t)			&= \norm{\braket{\phi_m}{\psi(t)}} \\
					&= \frac{1}{6} \sum{k=0}{5}{\sum{n=0}{5}{exp(...)}\braket{\phi_m}{\phi_n}} \\ %geht die summe wirklich bis 5? und über was?
					&=^2 \frac{1}{36} \norm{\sum{k}{biw wo?}{exp(-\frac{\i}{\hbar} t (E-2Acos(\delta_k) + \i \delta_k)}} \\ \\
					&= ?
\end{align}
(1)
\begin{align}
	\braket{\chi_k}{\phi_0} &= \frac{1}{\sqrt{6}} \sum{n=0}{5}{exp(-\i n \delta_{keine ahnung}\braket{\phi_n}{\phi_0}} \\ \\
				&= \frac{1}{\sqrt{6}} e^{-\i 0 \delta_{keine ahnung}} \\
				&= \frac{1}{\sqrt{6}}
\end{align}
(2)
\begin{align}
	\braket{\phi_m}{\phi_n} = \delta_{n m}
\end{align}




\subsection*{b)}
\begin{math}
	\tau = \frac{2\pi}{A}\hbar
\end{math}


\section{Aufgabe 16: Schrödingergleichung in Impulsraumdarstellung}

\begin{align} \\
	%nach schrödingergleichung in ortsdarstellung gucken
	\i \hbar \partial_\tau \ket{\psi}	&= H \ket{\psi} & \left| \bra{p}\right. \\
	\i \hbar \partial_t \psi(p)		&= \dirac{p}{\frac{p^2}{2m}+V(\hat{x}}{\psi}
\end{align}

\begin{align}
	\int_{-\infty}^{\infty} \text{dx} \dirac{p}{V(\hat{x})}{x}\braket{x}{\psi}
	&= \int_{-\infty}^{\infty} \text{dx} V(x) \frac{1}{\sqrt{2\pi\hbar}}e^{-\frac{\i p}{\hbar}x}\braket{x}{\psi} \\
	&= \int_{-\infty}^{\infty} \text{dx} \int_{-\infty}^{\infty} \text{dp'} V(x)\frac{1}{\sqrt{2\pi\hbar}} e^{-\frac{\i p}{\hbar}x}\braket{x}{p'}\braket{p'}{x} \\
	&= \int_{-\infty}^{\infty}\int_{-\infty}^{\infty} \text{dx} \text{dp'} V(x)\frac{1}{\sqrt{2\pi\hbar}} e^{-\frac{i(p-p')}{\hbar}x}\psi(p') \\
	&= (2) % aus aufgabenblatt raussuchen
\end{align}

\begin{align}
	%wo kommt das her
	\dirac{p}{V(\hat{x})}{\psi}	&= \dirac{p}{V(\i\hbar\diffP{p}}{\psi} \\
								&= V(\i \hbar \diffP{p})\psi(p) %vertauschen von p und V: Regeln?
\end{align}