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Física

Colégio Objetivo
Um sistema quântico é descrito pela função de onda ψ(x) = A e^{-x^2}. Qual é a normalização da função de onda?

a) A = rac{1}{ ext{√} ext{√π}}
b) A = rac{1}{ ext{√}{2 ext{√π}}}
c) A = rac{1}{ ext{√π}}
d) A = rac{1}{ ext{√}{2 ext{π}}}
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ano passado

Respostas

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ano passado

Para normalizar a função de onda \(\psi(x) = A e^{-x^2}\), precisamos garantir que a integral do módulo ao quadrado da função de onda sobre todo o espaço seja igual a 1: \[ \int_{-\infty}^{\infty} |\psi(x)|^2 \, dx = 1 \] Substituindo a função de onda: \[ \int_{-\infty}^{\infty} |A e^{-x^2}|^2 \, dx = \int_{-\infty}^{\infty} A^2 e^{-2x^2} \, dx = 1 \] A integral \(\int_{-\infty}^{\infty} e^{-2x^2} \, dx\) é conhecida e pode ser calculada como: \[ \int_{-\infty}^{\infty} e^{-2x^2} \, dx = \sqrt{\frac{\pi}{2}} \] Portanto, temos: \[ A^2 \sqrt{\frac{\pi}{2}} = 1 \] Resolvendo para \(A\): \[ A^2 = \frac{2}{\pi} \quad \Rightarrow \quad A = \frac{1}{\sqrt{2\pi}} \] Agora, analisando as alternativas: a) \(A = \frac{1}{\sqrt{\sqrt{\pi}}}\) - Incorreto. b) \(A = \frac{1}{\sqrt{2\sqrt{\pi}}}\) - Incorreto. c) \(A = \frac{1}{\sqrt{\pi}}\) - Incorreto. d) \(A = \frac{1}{\sqrt{2\pi}}\) - Correto. Portanto, a alternativa correta é: d) A = \frac{1}{\sqrt{2\pi}}.

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