Túneles y transmisión

Digamos que tenemos un problema de sintonización en la imagen, donde W pag es un paso potencial finito:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si la partícula viene de la izquierda, las soluciones generales de las ecuaciones de Schrödinger para los intervalos separados I, II y II son:

I: ψ 1 = A mi i L X ψ i norte + B mi i L X ψ r mi L = 2 metro W 2 Yo: ψ 2 = C mi k X + D mi k X k = 2 metro ( W W pag ) 2 tercero: ψ 3 = mi mi i L X ψ t r

Dónde ψ i norte es una ola entrante, ψ r mi es una onda reflejada y ψ t r es onda transmitida. Usé las condiciones de contorno y obtuve un sistema de 4 ecuaciones:

Perímetro condiciones en x=0: condiciones de borde en x=d: A + B = C + D C mi k d + D mi k d = mi mi i L d i L A i L B = k C k D k C mi k d k D mi k d = i L mi mi i L d

Así que ahora decidí calcular el coeficiente de transmisión. T :

T = | j t r | | j i norte | = | 2 metro i ( d ψ ¯ t r d X ψ t r d ψ t r d X ψ ¯ t r ) 2 metro i ( d ψ ¯ i norte d X ψ i norte d ψ i norte d X ψ ¯ i norte ) | = | d d X ( mi mi i L X konjug. ) mi mi i L X d d X ( mi mi i L X ) mi mi i L X konjug. d d X ( A mi i L X konjug. ) A mi i L X d d X ( A mi i L X ) A mi i L X konjug. | = = | i L mi mi i L X mi mi i L X i L mi mi i L X mi mi i L X i L A mi i L X A mi i L X i L A mi i L X A mi i L X | = | i L mi 2 i L mi 2 i L A 2 i L A 2 | = | 2 i L mi 2 2 i L A 2 | = | mi | 2 | A | 2

Se me ocurrió que si de 4 ecuaciones del sistema puedo obtener la relación de amplitud mi / A , puedo calcular T bastante fácil ¿Alguien podría mostrarme cómo obtengo esta proporción?

¿Hay algo que te impida simplemente eliminar B , C y D de las cuatro ecuaciones que enumeró?
No sé. ¿Por qué los eliminaría?
El álgebra aquí es bastante complicado la primera vez que lo conoces. Creo que puedes encontrarlo todo resuelto en wiki, y también aquí: users.physics.ox.ac.uk/~Steane/teaching/waves_on_barrier.pdf

Respuestas (1)

Estrictamente hablando, tienes 4 ecuaciones y 5 incógnitas. Sin embargo, dado que el coeficiente A se aplica a la función de onda entrante, podría establecerlo arbitrariamente en 1 (porque representa el 100% de la onda) y resolver el sistema de ecuaciones para E. Entonces T = mi . Así es como se maneja el problema en la mayoría de los casos. Alternativamente, si absolutamente no puede establecer A = 1 , luego intente asumir que A es un dato y resuelva las 4 ecuaciones para B, C, D y E en términos de A. Luego, nuevamente, realice T = mi / A .

En teoría, la relación para cualquier A será la misma que para A=1.

(Lo comprobé, lo es, la A se divide al final).

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Puede resolver fácilmente B, C, D y E usando matrices, donde sus cuatro ecuaciones del sistema son:

( 1 1 1 0 i L k k 0 0 mi k d mi k d mi i L d 0 k mi k d k mi k d i L mi i L d ) ( B C D mi ) = ( A i L A 0 0 )

Opcionalmente, A = 1 . Pero si inviertes la matriz y resuelves para E, deberías obtener:

mi = 4 i A k L k 2 mi i L d k d k 2 mi d k + i d L + 2 i L k mi i d L d k + 2 i L k mi i d L + d k L 2 mi i d L d k + L 2 mi i d L + d k

Y, por supuesto, A=1

Esta es la primera vez que me encuentro con una solución matricial de 4 ecuaciones del sistema. Entiendo cómo escribiste una forma matricial, pero necesitaría alguna explicación sobre cómo obtuviste la ecuación para mi al final. Quiero decir, ¿tengo que encontrar una matriz inversa? Por favor sea descriptivo.
si, como dije, tienes que encontrar una matriz inversa, multiplicarla por la RHS y eso te da (B,C,D,E)