Na mecânica quântica, o caso de uma partícula em um anel unidimensional é semelhante à partícula em uma caixa[1][2]. A equação de Schrödinger para uma partícula livre que é restrita a um anel[3] (tecnicamente, cujo espaço de configuração é o círculo ) é

 
 /* =  = [          ] ,     [  ]    .= 

Função de onda

Usando coordenadas polares no anel unidimensional de raio R, a função de onda depende somente da coordenada angular, e assim

 /* =  = [          ] ,     [  ]    .= 

exigindo que a função de onda seja periódica em  com um período  (da demanda de que as funções de onda sejam funções de valor único no círculo), e que elas sejam normalizadas leva às condições

,
 /* =  = [          ] ,     [  ]    .= 

e

 /* =  = [          ] ,     [  ]    .= 

Nestas condições, a solução da equação de Schrödinger é dada por

 /* =  = [          ] ,     [  ]    .= 






Um problema importante na mecânica quântica é o de uma partícula num potencial esfericamente simétrico, isto é, um potencial que depende apenas da distância entre a partícula e um ponto central definido. Em particular, se a partícula em questão é um elétron e o potencial é derivado da lei de Coulomb, então o problema pode ser usado para descrever um átomo de hidrogênio (um elétron ou íon).

No caso geral, a dinâmica de uma partícula em um potencial esfericamente simétrico é governada por um hamiltoniano da seguinte forma:

 
 /* =  = [          ] ,     [  ]    .= 


onde  é a massa da partícula,  é o operador momentum, e o potencial  depende apenas de , o módulo do vetor raio; r. As funções e energias da onda quântica (autovalores) são encontradas resolvendo a equação de Schrödinger com este hamiltoniano. Devido à simetria esférica do sistema, é natural usar coordenadas esféricas ,  e . Quando isso é feito, a equação de Schrödinger independente do tempo para o sistema é separável, permitindo que os problemas angulares sejam tratados facilmente, e deixando uma equação diferencial ordinária em  para determinar as energias para o potencial particular  em discussão.

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