Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
a) Ta có: Mật độ xác suất tìm thấy electron trong vùng không gian xung quanh hạt nhân nguyên tử:
D(r) = R2(r) . r2
= 416/729 . a0-5 . r2 . (2 - r/3a0)2 . e-2r/3a0 . r2
= 416/729 . a0-5 . (4r4 - 4r5/3a0 + r6/9a02) . e-2r/3a0
Khảo sát hàm số D(r) thuộc r
Xét: d D(r)/ dr = 416/729 . a0-5 . [(16r3 - 20r4/3a0 + 2r5/3a02) . e-2r/3a0 - (4r4 - 4r5/3a0 + r6/9a02) . 2/3a0 . e-2r/3a0 ]
= 416/729 . a0-5 . e-2r/3a0 . r3 . (16a03 - 28r/3a0 + 14r2/9a02 - 2r3/27a03)
= 832/19683 . a0-8 . e-2r/3a0 . r3 . (-r3 +21r2.a0 - 126r.a02 +216a03)
= - 832/19683 . a0-8 . e-2r/3a0 . r3 . (r - 6a0).(r - 3a0).(r - 12a0)
d D(r)/ dr = 0. Suy ra r =0; r =3a0 ; r = 6a0; r = 12a0
Với r = 0 : D(r) =0
r =3a0 : D(r) = 416/9 .a-1 . e-2
r =6a0 : D(r) = 0
r =12a0 : D(r) = 425984/9.a-1 . e-8
b) Ai vẽ câu này rồi cho up lên với, cám ơn mọi người trước nhé!
a)Mật độ xác suất có mặt electron tỷ lệ với |R3P|2.r2
D(r)=|R3P|2.r2 =D (r)=\(\frac{416}{729}\) .a0-5.(2r2- \(\frac{r^3}{3a_0}\)).\(^{e^{-\frac{2r}{3a_0}}}\)
Lấy đạo hàm của D theo r để khảo sát mật độ xác suất :
D' (r)= \(\frac{416}{729}\) .a0-5.2.(2r2-\(\frac{r^3}{3a_0}\)).(4r-\(\frac{r^2}{a_0}\)).\(^{e^{-\frac{2r}{3a_0}}}\)+\(\frac{416}{729}\) .a0-5.(2r2-\(\frac{r^3}{3a_0}\))2.(-\(\frac{2}{3a_0}\)).\(^{e^{-\frac{2r}{3a_0}}}\)
=\(\frac{832}{729}\). a0-6.\(^{e^{-\frac{2r}{3a_0}}}\). (2r2-\(\frac{r^3}{3a_0}\)) .[(4r-\(\frac{r^2}{a_0}\)).a0 -\(\frac{1}{3}\). (2r2-\(\frac{r^3}{3a_0}\))]
=\(\frac{832}{729}\). a0-6.\(^{e^{-\frac{2r}{3a_0}}}\).r3.(2- \(\frac{r}{3a_0}\)).(\(\frac{r^2}{9a_0}-\frac{5r}{3}+4a_0\))
=>D’(r)=0 => r=0 ,r=3a0 ,r=6a0 ,r=12a0.
Với:r=0 =>D(r)=0
r=3a0 =>D(r)=0
r=6a0 =>D(r)=\(\frac{416}{9a_0.e^2}\)
r=12a0=>D(r)=\(\frac{425984}{a_0.e^8}\)
b)
Ta có:
Hàm \(\Psi\)được gọi là hàm chuẩn hóa nếu: \(\int\Psi.\Psi^{\circledast}d\tau=1hay\int\Psi^2d\tau=1\)
Hàm \(\Psi\)chưa chuẩn hóa là: \(\int\left|\Psi\right|^2d\tau=N\left(N\ne1\right)\)
Để có hàm chuẩn hóa, chia cả 2 vế cho N,ta có:
\(\frac{1}{N}.\int\left|\Psi\right|^2d\tau=1\Rightarrow\frac{1}{N}.\int\Psi.\Psi^{\circledast}d\tau=1\)
Trong đó: \(\Psi=\frac{1}{\sqrt{N}}.\Psi\)là hàm chuẩn hóa; \(\frac{1}{\sqrt{N}}\)là thừa số chuẩn hóa
Ta có:
\(\frac{1}{N}.\int\Psi.\Psi^{\circledast}d\tau=\frac{1}{N}.\int\left|\Psi\right|^2d\tau=1\Leftrightarrow\frac{1}{N}.\iiint\left|\Psi\right|^2dxdydz=1\)
Chuyển sang tọa độ cầu, ta có: \(\begin{cases}x=r.\cos\varphi.sin\theta\\y=r.sin\varphi.sin\theta\\z=r.\cos\theta\end{cases}\)với \(\begin{cases}0\le r\le\infty\\0\le\varphi\le2\pi\\0\le\theta\le\pi\end{cases}\)
\(\Rightarrow\frac{1}{N}.\iiint\left(r.\cos\varphi.sin\theta\right)^2.e^{-\frac{r}{a_o}}.r^2.sin\theta drd\varphi d\theta=1\)
\(\Leftrightarrow\frac{1}{N}.\int\limits^{\infty}_0r^4.e^{-\frac{r}{a_o}}dr.\int\limits^{2\pi}_0\cos^2\varphi d\varphi.\int\limits^{\pi}_0sin^3\theta d\theta=1\)
\(\Leftrightarrow\frac{1}{N}.\frac{4!}{\left(\frac{1}{a_o}\right)^5}.\int\limits^{2\pi}_0\frac{\cos\left(2\varphi\right)+1}{2}d\varphi\int\limits^{\pi}_0\frac{3.sin\theta-sin3\theta}{4}d\theta=1\)(do \(\int\limits^{\infty}_0x^n.e^{-a.x}dx=\frac{n!}{a^{n+1}}\))
\(\Leftrightarrow\frac{1}{N}.24.a^5_o.\frac{4}{3}.\pi=1\)
\(\Leftrightarrow\frac{1}{N}=\frac{1}{32.a^5_o.\pi}\)
\(\Rightarrow\)Thừa số chuẩn hóa là: \(\frac{1}{\sqrt{N}}=\sqrt{\frac{1}{32.a^5_o.\pi}}\); Hàm chuẩn hóa: \(\Psi=\frac{1}{\sqrt{N}}.\Psi=\sqrt{\frac{1}{32.a^5_o.\pi}}.x.e^{-\frac{r}{2a_o}}\)
áp dụng dk chuẩn hóa hàm sóng. \(\int\psi\psi^{\cdot}d\tau=1.\)
ta có: \(\int N.x.e^{-\frac{r}{2a_0}}.N.x.e^{-\frac{r}{2a_0}}.d\tau=1=N^2.\int_0^{\infty}r^4e^{-\frac{r}{a_0}}dr.\int_0^{\pi}\sin^3\theta d\tau.\int^{2\pi}_0\cos^2\varphi d\varphi=N^2.I_1.I_2.I_3\)
Thấy tích phân I1 có dạng tích phân hàm gamma. \(\int^{+\infty}_0x^ne^{-ax}dx=\int^{+\infty}_0\frac{\left(\left(ax\right)^{n+1-1}e^{-ax}\right)d\left(ax\right)}{a^{n+1}}=\frac{\Gamma\left(n+1\right)!}{a^{n+1}}=\frac{n!}{a^{n+1}}.\)
.áp dụng cho I1 ta được I\(I1=4!.a_0^5=24a^5_0\). tính \(I2=\int_0^{\pi}\sin^3\theta d\theta=\int_0^{\pi}\left(\cos^2-1\right)d\left(\cos\theta\right)=\frac{4}{3}\). tính tp \(I3=\int_0^{2\pi}\cos^2\varphi d\varphi=\int_0^{2\pi}\frac{\left(1-\cos\left(2\varphi\right)\right)}{2}d\varphi=\pi\)
suy ra \(\frac{N^2.24a_0^5.\pi.4}{3}=1\). vậy N=\(N=\frac{1}{\sqrt{32\pi a_0^5}}\). hàm \(\psi\) sau khi chiuẩn hóa có dạng \(\psi=\frac{1}{\sqrt{\pi32.a_0^5}}x.e^{-\frac{r}{2a_0}}\)
Xem bài làm của bạn Ngọc Anh bên dưới, thầy đã chữa cho bạn.
em chỉ thấy bài bạn Ngọc Anh làm chứ ko thầy bài thầy chữa ạ......
phần a là mình tính tích phân từ 0-3 của hàm đấy bình phương ạ
còn phần b làm như thế nào ạ, thầy có thể hướng dẫn không ạ
thưa thầy phần a xác suất sẽ bằng tích phân của bình phương hàm sóng cận từ 0 đến 3, nhưng do cận bằng 0 tích phân không xác định nên em không tính được ạ. còn đây là phần b ạ 
Bài làm đúng, câu 17 thầy đã kiểm tra và sửa lại đáp án, đáp án của em là đúng.
t cho là Cs. nhưng bài này nếu áp dụng như công thức thì ra C# .hic. t ra kqua sai rôi
a, Ta có:
Hai hàm sóng trực giao nhau khi \(I=\int\psi_{1s}.\psi_{2s}d\psi=0\) \(\Leftrightarrow I=\iiint\psi_{1s}.\psi_{2s}dxdydz=0\)
Chuyển sang tọa độ cầu ta có: \(\begin{cases}x=r.\cos\varphi.sin\theta\\y=r.\sin\varphi.sin\theta\\z=r.\cos\theta\end{cases}\)
\(\Rightarrow\)\(I=\frac{a^3_o}{4.\sqrt{2.\pi}}\int\limits^{\infty}_0\left(2-\frac{r}{a_o}\right).e^{-\frac{3.r}{2.a_o}}.r^2.\sin\theta dr\int\limits^{2\pi}_0d\varphi\int\limits^{\pi}_0d\theta\)
\(=a^3_o.\sqrt{\frac{\pi}{2}}\)(.\(2.\int\limits^{\infty}_0r^2.e^{-\frac{3.r}{2.a_o}}dr-\frac{1}{a_o}.\int\limits^{\infty}_0r^3.e^{-\frac{3.r}{2.a_o}}dr\))
\(=a_o.\sqrt{\frac{\pi}{2}}.\left(2.I_1-\frac{1}{a_o}.I_2\right)\)
Tính \(I_1\):
Đặt \(r^2=u\); \(e^{-\frac{3r}{2a_o}}dr=dV\)
\(\Rightarrow\begin{cases}2.r.dr=du\\-\frac{2a_o}{3}.e^{-\frac{3r}{2a_o}}=V\end{cases}\) \(\Rightarrow I_1=-r^2.\frac{2a_o}{3}.e^{-\frac{3r}{2a_o}}+\frac{4.a_o}{3}.\int\limits^{\infty}_0r.e^{-\frac{3r}{2a_o}}dr\)\(=0+\frac{4a_o}{3}.I_{11}\)
Tính \(I_{11}\):
Đặt r=u; \(e^{-\frac{3r}{2a_o}}dr=dV\)\(\Rightarrow\begin{cases}dr=du\\-\frac{2a_o}{3}.e^{-\frac{3r}{2a_o}}=V\end{cases}\)\(\Rightarrow I_{11}=0+\frac{2a_0}{3}.\int\limits^{\infty}_0e^{-\frac{3r}{2a_o}}dr=\frac{4a^2_o}{9}\)
\(\Rightarrow2.I_1=2.\frac{4a_o}{3}.\frac{4a_o^2}{9}=\frac{32a^3_o}{27}\)
Tính \(I_2\):
Đặt \(r^2=u;e^{-\frac{3r}{2a_o}}dr=dV\) \(\Rightarrow\)\(3r^2dr=du;-\frac{2a_o}{3}.e^{-\frac{3r}{2a_o}}=V\)
\(\Rightarrow I_2=0+2.a_o.\int\limits^{\infty}_0r^2.e^{-\frac{3r}{2a_o}}dr\)\(\Rightarrow\frac{1}{a_o}.I_2=2a_o.\frac{16a^3_o}{27}.\frac{1}{a_o}=\frac{32a^3_o}{27}\)
\(\Rightarrow I=a^3_o.\sqrt{\frac{\pi}{2}}.\left(\frac{32a^3_o}{27}-\frac{32a^3_o}{27}\right)=0\)
Vậy hai hàm sóng này trực giao với nhau.
b,
Xét hàm \(\Psi_{1s}\):
Hàm mật độ sác xuất là: \(D\left(r\right)=\Psi^2_{1s}=\frac{1}{\pi}.a^3_o.e^{-\frac{2r}{a_o}}\)
\(\Rightarrow D'\left(r\right)=-\frac{2.a_o^2}{\pi}.e^{-\frac{2r}{a_o}}=0\)
\(\Rightarrow\)Hàm đạt cực đại khi \(r\rightarrow o\) nên hàm sóng có dạng hình cầu.
Xét hàm \(\Psi_{2s}\):
Hàm mật độ sác xuất: \(D\left(r\right)=\Psi_{2s}^2=\frac{a^3_o}{32}.\left(2-\frac{r}{a_o}\right)^2.e^{-\frac{r}{a_0}}\)\(\Rightarrow D'\left(r\right)=\left(2-\frac{r}{a_o}\right).e^{-\frac{r}{a_o}}.\left(-4+\frac{r}{a_o}\right)=0\)
\(\Rightarrow r=2a_o\Rightarrow D\left(r\right)=0\); \(r=4a_o\Rightarrow D\left(r\right)=\frac{a^3_o}{8}.e^{-4}\)
Vậy hàm đạt cực đại khi \(r=4a_o\), tại \(D\left(r\right)=\frac{a^3_o}{8}.e^{-4}\)
hai hàm trực giao: I=\(\int\)\(\Psi\)*\(\Psi\)d\(\tau\)=0
Ta có: I=\(\int\limits^{ }_x\)\(\int\limits^{ }_y\)\(\int\limits^{ }_z\)\(\Psi\)*\(\Psi\)dxdydz=0
=\(\int\limits^{ }_r\)\(\int\limits^{ }_{\theta}\)\(\int\limits^{ }_{\varphi}\)\(\Psi\)1s\(\Psi\)2sr2sin\(\theta\)drd\(\theta\)d\(\varphi\)
=\(\int\limits^{\infty}_0\)\(\int\limits^{\pi}_0\)\(\int\limits^{2\pi}_0\)(2-\(\frac{r}{a_0}\)).e-3r/a0r2sin\(\theta\)drd\(\theta\)d\(\varphi\)
=C.\(\int\limits^{\infty}_0\)(2-\(\frac{r}{a_0}\)).e-3r/a0r2dr.\(\int\limits^{\pi}_0\)sin\(\theta\)\(\int\limits^{2\pi}_0\)d\(\varphi\)
với C=\(\frac{1}{4\sqrt{2\pi}}\)a0-3
Xét tích phân: J=\(\int\limits^{\infty}_0\)(2-\(\frac{r}{a_0}\)).e-3r/a0r2dr
=\(\int\limits^{\infty}_0\)(2r2- \(\frac{r^3}{a_0}\)).e-3r/a0dr
=\(\int\limits^{\infty}_0\)(2r2- \(\frac{r^3}{a_0}\)).\(\frac{-2a_0}{3}\)de-3r/a0
=\(\frac{-2a_0}{3}\).((2r2-\(\frac{r^3}{a_0}\))e-3r/a0\(-\)\(\int\)(4r-\(\frac{3r^2}{a_0}\))e-3r/adr)
=\(\frac{-2a_0}{3}\)((2r2-\(\frac{r^3}{a_0}\))e-3r/a0 - \(\int\)(4r-\(\frac{3r^2}{a_0}\)).\(\frac{-2a_0}{3}\)de-3r/a)
=\(\frac{-2a_0}{3}\)((2r2-\(\frac{r^3}{a_0}\))e-3r/a0 +\(\frac{2a_0}{3}\).((4r-\(\frac{3r^2}{a_0}\))e-3r/a0 - \(\int\)(4 - \(\frac{6r}{a_0}\))e-3r/a0dr))
=\(\frac{-2a_0}{3}\)((2r2-\(\frac{r^3}{a_0}\))e-3r/a0 +\(\frac{2a_0}{3}\).((4r-\(\frac{3r^2}{a_0}\))e-3r/a0- \(\int\)(4 - \(\frac{6r}{a_0}\))\(\frac{-2a_0}{3}\).de-3r/a0))
=\(\frac{-2a_0}{3}\)(((2r2-\(\frac{r^3}{a_0}\))e-3r/a0 +\(\frac{2a_0}{3}\).((4r-\(\frac{3r^2}{a_0}\))e-3r/a0+\(\frac{2a_0}{3}\)((4-\(\frac{6r}{a_0}\)).e-3r/a0 + \(\int\)(\(\frac{6}{a_0}\)e-3r/a0dr)))
=\(\frac{-2a_0}{3}\)(((2r2-\(\frac{r^3}{a_0}\))e-3r/a0 +\(\frac{2a_0}{3}\).((4r-\(\frac{3r^2}{a_0}\))e-3r/a0+\(\frac{2a_0}{3}\)((4-\(\frac{6r}{a_0}\)).e-3r/a0 + \(\int\)(\(\frac{6}{a_0}\).\(\frac{-2a_0}{3}\)de-3r/a0)))
=\(\frac{-2a_0}{3}\)((((2r2-\(\frac{r^3}{a_0}\))e-3r/a0 +\(\frac{2a_0}{3}\).((4r-\(\frac{3r^2}{a_0}\))e-3r/a0+\(\frac{2a_0}{3}\)((4-\(\frac{6r}{a_0}\)).e-3r/a0 - 4.e-3r/a0))))
b1.\(\Psi\)1s=\(\frac{1}{\sqrt{\pi}}\).a03/2.e-r/a0.
Hàm mật độ xác suất :
Dr=|\(\Psi\)2|r2
=\(\frac{1}{\pi}\)a03.e-2r/a0.r2
xét \(\frac{dD_r}{r}\)= \(\frac{1}{\pi}\)a03.(r2.\(\frac{-2}{a_0}\)e-2r/a0+2r.e-2r/a0)
= \(\frac{1}{\pi}\)a03.e-2r/a0.2r.(1\(-\)\(\frac{r}{a_0}\))
\(\frac{dD_r}{r}\)=0 \(\Leftrightarrow\)r=a0.
tại r=a0 Dr đạt cực đại. Dmax=\(\frac{1}{\pi}\)a03.e-2.a02=\(\frac{1}{\pi}\)a05.e-2
b2. \(\Psi\)2s=\(\frac{1}{4\sqrt{2}}\)a03/2.(2-\(\frac{r}{a_0}\)).e-r/2ao.
Hám mật độ xác suất:
Dr=|\(\Psi\)2|r2.
=\(\frac{1}{32}\).a03.e-r/ao.(2-\(\frac{r}{a_0}\))2
=\(\frac{1}{32}\).a03.e-r/ao.(4-4.\(\frac{r}{a_0}\)+\(\frac{r^2}{a^2_0}\))
Xét \(\frac{dDr}{dr}\)= \(\frac{1}{32}\).a03.((e-r/ao.\(\frac{-1}{a_0}\).(2-\(\frac{r}{a_0}\))2+e-r/ao.(-.\(\frac{4}{a_0}\)+\(\frac{2r}{a^2_0}\))
=- \(\frac{1}{32}\).a03.e-r/ao.\(\frac{1}{a_0}\).(2-\(\frac{r}{a_0}\))(\(\frac{r}{a_0}\)-4)
a) Điều kiện để hai hàm trực giao là:
\(I=\int\left(\psi_{1s}.\psi_{2s}\right)d_C=0\)\(\)
\(\Leftrightarrow I=\int\limits^{ }_r\int\limits^{ }_{\theta}\int\limits^{ }_{\varphi}\left(\psi_{1s}.\psi_{2s}\right).r^2\sin^2\theta d_rd_{\theta}d_{\varphi}\)
\(\Leftrightarrow I=C\int\limits^{\infty}_0\int\limits^{\pi}_0\int\limits^{2\pi}_0\left(2-\frac{r}{a_0}\right)e^{\frac{-r}{a_0}-\frac{r}{2a_0}}.r^2\sin^2\theta d_rd_{\theta}d_{\varphi}\)
\(\Leftrightarrow I=C\int\limits^{\infty}_0\left(2-\frac{r}{a_0}\right)e^{\frac{-3r}{2a_0}}.r^2d_r\int\limits^{\pi}_0\sin^2\theta d_{\theta}\int\limits^{2\pi}_0d_{\varphi}\)
Xét tích phân :
A=\(\int\limits^{\infty}_0\left(2-\frac{r}{a_0}\right)e^{\frac{-3r}{2a_0}}.r^2d_r\)
áp dụng công thức tích phân từng phần ta có :
A=\(\frac{-2a_0}{3}e^{\frac{-3r}{2a_0}}.\left(2r^2-\frac{r^3}{a_0}\right)+\)\(\int\limits^{\infty}_0\frac{2a_0}{3}e^{\frac{-3r}{2a_0}}\left(4r-\frac{3r^2}{a_0}\right)d_r\)
=\(\frac{-2a_0}{3}e^{\frac{-3r}{2a_0}}.\left(2r^2-\frac{r^3}{a_0}\right)+\)\(\left(4r-\frac{3r^2}{a_0}\right)\frac{-4a^2_0}{9}e^{\frac{-3r}{2a_0}}+\frac{4a^2_0}{9}\int\limits^{\infty}_0\left(4-\frac{6r}{a_0}\right)e^{\frac{-3r}{2a_0}}d_r\)
=\(\frac{-2a_0}{3}e^{\frac{-3r}{2a_0}}.\left(2r^2-\frac{r^3}{a_0}\right)+\)\(\left(4r-\frac{3r^2}{a_0}\right)\frac{-4a^2_0}{9}e^{\frac{-3r}{2a_0}}\)+\(\frac{4a^2_0}{9}.\left(\left(4-\frac{6r}{a_0}\right).\frac{-2a_0}{3}.e^{\frac{-3r}{2a_0}}-4.\int\limits^{\infty}_0e^{\frac{-3r}{2a_0}}\right)\)
=\(\frac{-2a_0}{3}e^{\frac{-3r}{2a_0}}.\left(2r^2-\frac{r^3}{a_0}\right)+\)\(\left(4r-\frac{3r^2}{a_0}\right)\frac{-4a^2_0}{9}e^{\frac{-3r}{2a_0}}\)+\(\frac{4a^2_0}{9}\left(\left(4-\frac{6r}{a_0}\right)\frac{-2a_0}{3}e^{\frac{-3r}{2a_0}}-4.\frac{2a_0}{3}.e^{\frac{-3r}{2a_0}}\right)\)
=\(\frac{2}{3}e^{\frac{-3r}{2a_0}}.r^3\) Thê cận từ \(0\)đến \(\infty\) bằng 0
\(\Rightarrow I=0.\int\limits^{\pi}_0\sin^2\theta d_{\theta}\int\limits^{2\pi}_0d_{\varphi}=0\) Vậy hai hàm trên trực giao .
Để hai hàm trực giao:
\(\int\limits^{ }_{ }\psi_{1s}\psi_{2s}d_k=0\)\(\Leftrightarrow I=\int\limits^{ }_r\int\limits^{ }_{\theta}\int\limits^{ }_{\varphi}\left(\psi_{1s}\psi_{2s}\right)r^2\sin^2\theta d_rd_{\theta}d_{\varphi}=0\)
\(\Leftrightarrow I=C.\int\limits^{\infty}_0\int\limits^{\pi}_0\int\limits^{2\pi}_0\left(2-\frac{r}{a_0}\right)e^{\frac{-r}{a_0}-\frac{r}{2a_0}}r^2\sin^2\theta d_rd_{\theta}d_{\varphi}=0\)
\(\Leftrightarrow I=\int\limits^{\infty}_0\left(2-\frac{r}{a_0}\right).r^2.e^{\frac{-3r}{2a_0}}d_r\int\limits^{\pi}_0\sin^2\theta d_{\theta}\int\limits^{2\pi}_0d_{\varphi}=0\)
Xét tính phân
\(J=\int\limits^{\infty}_0\left(2-\frac{r}{a_0}\right)r^2e^{\frac{-3r}{2a_0}}d_r\)=\(2\int\limits^{\infty}_0r^2e^{\frac{-3r}{2a_0}}d_r-\frac{1}{a_0}\int\limits^{\infty}_0r^3e^{\frac{-3r}{2a_0}}d_r\)
áp dụng tích phân \(\int\limits^{\infty}_0x^ne^{-ax}d_x=\frac{n!}{a^{n+1}}\)
\(\Rightarrow J=2.\frac{2!}{\left(\frac{3}{2a_0}\right)^3}-\frac{1}{a_0}\frac{3!}{\left(\frac{3}{2a_0}\right)^4}\)\(=\frac{4.\frac{3}{2a_0}-\frac{6}{a_0}}{\left(\frac{3}{2a_0}\right)^4}=\frac{\frac{6}{a_0}-\frac{6}{a_0}}{\left(\frac{3}{2a_0}\right)^4}=0\)
\(\Rightarrow I=J.\int\limits^{\pi}_0\sin^2\theta d_{\theta}\int\limits^{2\pi}_0d_{\varphi}=0.\int\limits^{\pi}_0\sin^2\theta d_{\theta}\int\limits^{2\pi}_0d_{\varphi}=0\)
Vậy hai hàm sóng trên trực giao
câu a> 2 hàm sóng \(\Psi_{1s}=\frac{1}{\Pi}.a^{\frac{3}{2}}_0e^{\frac{-r}{a_0}}\) và \(\Psi_{2s}=\frac{1}{4\sqrt{2}}.\left(2-\frac{r}{a_0}\right).a^{\frac{3}{2}}_0e^{\frac{-r}{2a_0}}\)
Đk 2 hàm trực giao là : I = \(\int\)\(\Psi^*\Psi d\tau\) = 0
I = \(\int_x\int_y\int_z\)\(\Psi^*\Psi dxdydz\) = \(\int_r\int_{\theta}\int_{\varphi}\Psi_{1s}\Psi_{2s}r^2\sin\theta drd\theta d\varphi\) = C\(\int\limits^{\infty}_0\)\(\int\limits^{\pi}_0\)\(\int\limits^{2\pi}_0\)\(\left(2-\frac{r}{a_0}\right)e^{-\frac{r}{a_0}-\frac{r}{2a_0}}r^2sin\theta drd\theta d\varphi\)
= \(\int\limits^{\infty}_0\)\(\left(2-\frac{r}{a_0}\right)e^{-\frac{r}{a_0}-\frac{r}{2a_0}}r^2dr\)\(\int\limits^{\pi}_0\)\(sin\theta d\theta\)\(\int\limits^{2\pi}_0\)\(d\varphi\) = \(\int\limits^{\infty}_0\)\(\left(2r^2-\frac{r^3}{a_0}\right)e^{-\frac{3r}{2a_0}}dr\)\(\int\limits^{\pi}_0\)\(sin\theta d\theta\)\(\int\limits^{2\pi}_0\)\(d\varphi\)
Với C = \(\frac{1}{4\sqrt{2\Pi}}a^3_0\) ;ta thấy \(\int\limits^{\pi}_0\)\(sin\theta d\theta\)\(\int\limits^{2\pi}_0\)\(d\varphi\) \(\ne0\) nên ta chỉ xét A= \(\int\limits^{\infty}_0\)\(\left(2r^2-\frac{r^3}{a_0}\right)e^{-\frac{3r}{2a_0}}dr\)
nếu A = 0 thì 2 hàm sóng trên trực gIao
Đặt k = -\(\frac{3}{2}\)
A = \(\frac{1}{k}\)\(\int\limits^{\infty}_0\)\(\left(2r^2-\frac{r^3}{a_0}\right)de^{kr}\) = \(\frac{1}{k}\)\(\left\{\left(2r^2-\frac{r^3}{a_0}\right)e^{kr}-\frac{1}{k}\left[\left(4r-\frac{3r^2}{a_0}\right)e^{kr}-\int\limits^{\infty}_0e^{kr}\left(4-\frac{6r}{a_0}\right)dr\right]\right\}\) \(|_0^\infty\)
= \(\frac{2}{3}r^3e^{-\frac{3r}{2a_0}}\)
thay cận vào A ta được A = 0
suy ra I = 0 vậy 2 hàm đã cho ở trên trực giao với nhau (dpcm)