уравнения (7.36), получаем
Вопрос теперь в том, как решить эти уравнения. Это труднее, чем прежде, потому что
x зависит от
t; и действительно, при общем
x (
t)решение не представимо в элементарных функциях. Однако, пока электрическое поле мало, можно добиться хорошего приближения. Сперва напишем
Если бы электрического поля не было, то, беря в качестве g
I и g
II две комплексные постоянные, мы бы получили правильное решение. Ведь поскольку вероятность быть в состоянии |/ > есть квадрат модуля
CI, а вероятность быть в состоянии |
II> есть квадрат модуля
СII, то вероятность быть в состоянии |
I>или в состоянии |
II> равна просто |g
I|
2 или |g
II|
2. Например, если бы система начинала развиваться из состояния |
II> так, что g
I было бы нулем, a |g
II|
2— единицей, то эти условия сохранились бы навсегда. Молекула из состояния |
II> никогда бы не перешла в состояние |
I>.
Польза записи решений в форме (7.40) состоит в том, что оно сохраняет свой вид и тогда, когда есть электрическое поле, если только mx меньше
А, только g
I и g
II при этом станут медленно меняющимися функциями времени. «Медленно меняющиеся» означает медленно
в сравнении с экспоненциальными функциями. В этом весь фокус. Для получения приближенного решения используется тот факт, что g
I и g
II меняются медленно.
Подставим теперь
СIиз (7.40) в дифференциальное уравнение (7,39), но вспомним, что g
I тоже зависит от
t. Имеем
Дифференциальное уравнение обращается в
Равным образом уравнение для
dCII/dt обращается в
Обратите теперь внимание, что в обеих частях каждого уравнения имеются одинаковые члены. Сократим их и умножим первое уравнение на
а второе на
. Вспоминая, что
(EI- eii)=2А=hw0, мы в конце концов получаем
Получилась довольно простая пара уравнений — и пока еще точная. Производная от одной переменной есть функция от времени
, умноженная на вторую переменную; производная от второй — такая же функция от времени, умноженная на первую. Хотя эти простые уравнения в общем не решаются, но в некоторых частных случаях мы решим их.
Нас, по крайней мере сейчас, интересует только случай колеблющегося электрического поля. Взяв x
(t) в форме (7.37), мы увидим, что уравнения для g
I и g
IIобратятся в
(it
И вот если x
0достаточно мало, то скорости изменения g
I и g
IIтоже будут малы. Обе
у не будут сильно меняться с
t, особенно в сравнении с быстрыми вариациями, вызываемыми экспоненциальными членами. У этих экспоненциальных членов есть вещественные и мнимые части, которые колеблются с частотой w+w0 или w-w0. Члены с частотой w+w0 колеблются вокруг среднего значения (нуля) очень быстро и поэтому не дадут сильного вклада в скорость изменения g. Значит, можно сделать весьма разумное приближение, заменив эти члены их средним значением, т. е. нулем. Их просто убирают и в качестве приближения берут
Но даже и оставшиеся члены с показателями, пропорциональными (w-w0), меняются быстро, если только w не близко к w0. Только тогда правая сторона будет меняться достаточно медленно для того, чтобы набежало большое число, пока интегрируешь эти уравнения по
t. Иными словами, при
слабом электрическом поле изо всех частот представляют важность лишь те, которые близки к w0.
При тех приближениях, которые были сделаны для того, чтобы получить (7.45), эти уравнения можно решить и точно; но работа эта все же трудоемкая, и мы отложим ее на другое время, когда обратимся к другой задаче того же типа. Пока же мы их просто решим приближенно, или, лучше сказать, найдем точное решение для случая идеального резонанса w=w0 и приближенное — для частот близ резонанса.
§ 4. Нереходы при резонансе
Первым рассмотрим случай идеального резонанса. Если положить w=w0, то экспоненты в обоих уравнениях (7.45) станут равными единице, и мы просто получим
Если из этих уравнений исключить сперва g
I, а потом g
II, то мы увидим, что каждое из них удовлетворяет дифференциальному уравнению простого гармонического движения
Общее решение этих уравнений может быть составлено из синусов и косинусов. Легко проверить, что решениями являются следующие выражения:
где
а и
b — константы, которые надо еще определить так, чтобы они
Последние комментарии
11 часов 20 минут назад
19 часов 20 минут назад
1 день 10 часов назад
1 день 13 часов назад
1 день 14 часов назад
1 день 14 часов назад