The ground-state wave function for a particle confined to a one-dimensional box of length L is Ψ=(2/L)^1/2 Sin(πx/L). Suppose th

Question

2 months ago

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The ground-state wave function for a particle confined to a one-dimensional box of length L is Ψ=(2/L)^1/2 Sin(πx/L). Suppose th

e box is 100 nm long.Calculate the probability that the particle is (a) between x= 4.95 nm and 5.05 nm (b) between x= 1.95 nm and 2.05 nm (c) between x=9.90 nm and 10.00 nm (d) in the right half of the box (e) in the central third of the box.

Mathematics

1 answer:

AnnZ [12.3K] · Answer 1 · 2026-03-25T02:57:32+03:00

Respuesta:

(a) 4.98x10⁻⁵

(b) 7.89x10⁻⁶

(c) 1.89x10⁻⁴

(d) 0.5

(e) 2.9x10⁻²

Explicación paso a paso:

La probabilidad (P) de encontrar la partícula está dada por:

$P=\int_{x_{1}}^{x_{2}}(\Psi\cdot \Psi) dx = \int_{x_{1}}^{x_{2}} ((2/L)^{1/2} Sin(\pi x/L))^{2}dx$

$P = \int_{x_{1}}^{x_{2}} (2/L) Sin^{2}(\pi x/L)dx$ (1)

La solución de la integral de la ecuación (1) es:

$P=\frac{2}{L} [\frac{X}{2} - \frac{Sin(2\pi x/L)}{4\pi /L}]|_{x_{1}}^{x_{2}}$

(a) La probabilidad de encontrar la partícula entre x = 4.95 nm y 5.05 nm es:

$P=\frac{2}{100} [\frac{X}{2} - \frac{Sin(2\pi x/100)}{4\pi /100}]|_{4.95}^{5.05} = 4.98 \cdot 10^{-5}$

(b) La probabilidad de encontrar la partícula entre x = 1.95 nm y 2.05 nm es:

$P=\frac{2}{100} [\frac{X}{2} - \frac{Sin(2\pi x/100)}{4\pi /100}]|_{1.95}^{2.05} = 7.89 \cdot 10^{-6}$

(c) La probabilidad de encontrar la partícula entre x = 9.90 nm y 10.00 nm es:

$P=\frac{2}{100} [\frac{X}{2} - \frac{Sin(2\pi x/100)}{4\pi /100}]|_{9.90}^{10.00} = 1.89 \cdot 10^{-4}$

(d) La probabilidad de encontrar la partícula en la mitad derecha de la caja, es decir, entre x = 0 nm y 50 nm es:

$P=\frac{2}{100} [\frac{X}{2} - \frac{Sin(2\pi x/100)}{4\pi /100}]|_{0}^{50.00} = 0.5$

(e) La probabilidad de encontrar la partícula en el tercio central de la caja, es decir, entre x = 0 nm y 100/6 nm es:

$P=\frac{2}{100} [\frac{X}{2} - \frac{Sin(2\pi x/100)}{4\pi /100}]|_{0}^{16.7} = 2.9 \cdot 10^{-2}$

Espero que te ayude.