Clustere şi impurităţi în sisteme complexe

Documente similare
2

2

Autoevaluare curs MN.doc

Examenul de bacalaureat 2012

METODE NUMERICE ÎN INGINERIE

Microsoft Word - Planuri_Mate_

Anexa nr. 2 FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior UNIVERSITATEA DE VEST 1.2 Facultatea FIZICA 1.3 Departamentu

Universitatea POLITEHNICA Bucureşti Facultatea de Ştiinţe Aplicate Valabil în anul universitar Specializarile: Matematica si informatica apl

U.T.Cluj-Napoca, C.U.N. Baia Mare Facultatea: Inginerie PLAN de INVĂŢĂMÂNT Domeniul: Calculatoare şi Tehnologia Informaţiei anul univ Progr

UNIVERSITATEA ALEXANDRU IOAN CUZA din IASI FACULTATEA DE FIZICA Domeniul fundamental: Ştiinţe inginereşti Domeniul de licenţă: Ştiinţe inginereşti apl

Dorel LUCHIAN Gabriel POPA Adrian ZANOSCHI Gheorghe IUREA algebră geometrie clasa a VIII-a ediţia a V-a, revizuită mate 2000 standard EDITURA PARALELA

..MINISTERUL EDUCAŢIEI NAȚIONALE ŞI CERCETARII STIINTIFICE UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIȘOARA.I CENTRUL DE DEZVOLTARE ACADEMICĂ. FIȘA DISCIPLINEI 1.

Cursul 12 (plan de curs) Integrale prime 1 Sisteme diferenţiale autonome. Spaţiul fazelor. Fie Ω R n o mulţime deschisă şi f : Ω R n R n o funcţie de

PROGRAMA CONCURSULUI NAŢIONAL

0 Probleme pentru pregătirea examenului final la Analiză Matematică 1. Să se calculeze următoarele integrale improprii: dx a) x 4 ; b) x 3 dx dx

Examenul de bacalaureat 2012

Examenul de bacalaureat 2012

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iaşi 1.2 Facultatea Facultatea de

C10: Teoria clasică a împrăștierii Considerăm un potențial infinit în interiorul unui domeniu sferic de rază a și o particulă incidentă (Figura 1) la

RAPORT FINAL Perioada de implementare: CU TITLUL: Analiza și testarea distribuției câmpului electric la izolatoare din materiale compozite p

DAN LASCU ADRIANA-LIGIA SPORIŞ ANDA OLTEANU PAUL VASILIU MATEMATICĂ. CULEGERE DE PROBLEME TIP GRILĂ PENTRU ADMITEREA ÎN ACADEMIA NAVALĂ MIRCEA CEL BĂT

Şcoala ………

Slide 1

PROBLEME PRIVIND INSTABILITATEA UNOR CALCULE ALE MECANISMELOR

CLP_UTCN-grila-2012.dvi

CONCURSUL DE MATEMATICĂ APLICATĂ "ADOLF HAIMOVICI" ETAPA JUDEȚEANĂ 18 martie 2017 Filiera Tehnologică : profilul Tehnic Clasa a IX -a Problema 1. 2 Se

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iaşi 1.2 Facultatea Facultatea de

MD.09. Teoria stabilităţii 1

GHEORGHE PROCOPIUC PROBLEME DE ANALIZĂ MATEMATICĂ ŞI ECUAŢII DIFERENŢIALE IAŞI, 2007

20 SUBIECTE DE EXAMEN - De fapt, în pofida acestor probleme, până la urmă tot vom logaritma, căci aceasta este tehnica naturală în context. Trebuie do

Fisa MMC IA

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iaşi 1.2 Facultatea Facultatea de

CONCURSUL NAŢIONAL DE MATEMATICA PANAITOPOL EDIŢIA a X-a, TULCEA, 21 aprilie 2018 Clasa a VII - a 1. Se consideră numerele reale x, y şi z, cel puţin

06. Modelarea continua si discreta a sistemelor - MAGS 1

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iasi 1.2 Facultatea Facultatea de

DETERMINAREA CONSTANTEI RYDBERG

Microsoft Word - Adela_Programa_Matematici speciale_2015_2016 (1).doc

ROMÂNIA MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN CONSTANŢA FACULTATEA DE MATEMATICĂ ŞI INFORMATICĂ PLAN DE ÎNVĂŢĂMÂNT (conţine 11 pagi

10. Analiza numerica - MA 2

Pachete de lecţii disponibile pentru platforma AeL

Capitole Speciale de Informatică Curs 4: Calculul scorurilor în un sistem complet de extragere a informaţiilor 18 octombrie 2018 Reamintim că în cursu

ROMÂNIA MINISTERUL EDUCAŢIEI NAȚIONALE Domeniul fundamental: Matematică și știinţe ale naturii Domeniul de licenţă: Informatică Ciclu de studii: 1 Pro

Şiruri de numere reale Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Iaşi, 2015 Analiză Matematică Lucian Maticiuc 1 / 29

Microsoft PowerPoint - Prezentarea_programelor_de_studii_de_licenta_2019

Algebr¼a liniar¼a, geometrie analitic¼a şi diferenţial¼a B¼arb¼acioru Iuliana Carmen Seminarul 2

PowerPoint-Präsentation

Distanţa euclidiană (indusă de norma euclidiană) (în R k ). Introducem în continuare o altă aplicaţie, de această dată pe produsul cartezian R k XR k,

Nr

Clasa IX 1. O lăcustă face salturi, fiecare salt în linie dreaptă şi de două ori mai lung ca precedentul. Poate vreodată lăcusta să revină în punctul

Ecuatii si sisteme de ecuatii neliniare 1 Metoda lui Newton Algorithm 1 Metoda lui Newton pentru ecuaţia f(x) = 0. Date de intrare: - Funcţia f - Apro

Fisa disciplinei_Utilizarea_Calc_CFDP_ _var2_

Cursul 10 Fractali de tip Newton Vom prezenta în continuare o nouă modalitate de generare a fractalilor, modalitate care îşi are originea într-o probl

Microsoft Word - Programa_Evaluare_Nationala_2011_Matematica.doc

Tiberiu Trif Analiză matematică 2 Calcul diferențial și integral în R n

Microsoft Word - DCE - lucrarea 5.doc

Copyright c 2001 ONG TCV Scoala Virtuala a Tanarului Matematician 1 Ministerul Educatiei si Stiintei Examenul de bacalaureat la

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iaşi 1.2 Facultatea Facultatea de

Microsoft Word - cap1p4.doc

ETTI-AM2, , M. Joița & A. Niță Notițe de Adrian Manea Seminar 11 Transformarea Laplace Aplicații Transformarea Z Ecuații și sisteme diferenți

UNIVERSITATEA BABEŞ-BOLYAI CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE MATEMATICĂ ŞI INFORMATICĂ Concurs MATE-INFO UBB 6 aprilie 2019 Proba scrisă la MATEMATICĂ NOTĂ IM

8

Slide 1

Gheorghe IUREA Adrian ZANOSCHI algebră geometrie clasa a VII-a ediţia a V-a, revizuită mate 2000 standard EDITURA PARALELA 45 Matematică. Clasa a VII-

Investeşte în oameni

Probleme rezolvate de fizică traducere de Nicolae Coman după lucrarea

BAC 2007 Pro Didactica Programa M1 2 Rezolvarea variantei 36 versiune finală Redactia Pro Didactica Suportul pe net:

Examenul de bacalaureat 2012

Spatii vectoriale

Microsoft Word - a5+s1-5.doc

Examenul de bacalaureat 2012

14. Analiza computationala - MA 2

Cursul 8 Funcţii analitice Vom studia acum comportarea şirurilor şi seriilor de funcţii olomorfe, cu scopul de a dezvălui o proprietate esenţială a ac

I

LUCRAREA 8 PROGRAMAREA NELINIARĂ ÎN REZOLVAREA PROBLEMELOR DIN ENERGETICĂ. METODE DE ORDINUL Aspecte generale Programarea neliniară are o foart

Microsoft Word - Plan de invatamant CALCULATOARE - prima pagina

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CULTURII ŞI CERCETĂRII AL REPUBLICII MOLDOVA COORDONAT: " " 2017 Nr. de înregistrare a planului de învăţământ UNIVERSITÄT DE STA

Pag. 1 PLAN DE ÎNVĂŢĂMÂNT valabil începând din anul universitar III. NUMĂRUL ORELOR PE SĂPTĂMANĂ UNIVERSITATEA BABEŞ-BOLYAI CLUJ-NAPOCA FACU

matematica, liceu-specializ. matematica-informatica

Microsoft Word - 2 Filtre neliniare.doc

Cursul 13 Mulţimi Julia Fie f : C C o funcţie complexă şi fie f n = f f f iterata de ordin n a lui f. Peste tot în continuare vom presupune că f este

Capitolul MD. 10 Metoda funcţiilor Liapunov Fie sistemul diferenţial x = f (t, x), t t 0, x D R n. (10.1) Presupunem că x = 0 este punct de echilibru,

Matematica VI

Algebra si Geometri pentru Computer Science

Calcul Numeric

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior 1.2 Facultatea 1.3 Departamentul 1.4 Domeniul de studii 1.5 Ciclul de st

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca 1.2 Facultatea Mecanică 1.3 Depart

Electricitate II

Elemente de aritmetica

Cursul 12 Şiruri recurente în planul complex Vom studia, în continuare, comportarea în raport cu data iniţială a şirurilor definite prin relaţii de re

Universitatea Lucian Blaga din Sibiu Facultatea de Inginerie Departamentul de Calculatoare şi Inginerie Electrică FIŞA DISCIPLINEI * Valabil an univer

Instructiuni licenta - 2

Microsoft Word - Matematika_kozep_irasbeli_javitasi_0911_roman.doc

ETTI-AM2, , M. Joița & A. Niță Notițe de Adrian Manea Seminar 10 Transformata Fourier Integrala Fourier Seriile Fourier sînt utile pentru dez

Curs 10 Aplicaţii ale calculului diferenţial. Puncte de extrem 10.1 Diferenţiale de ordin superior S¼a trecem acum la de nirea diferenţialelor de ordi

{ 3x + 3, x < 1 Exemple. 1) Fie f : R R, f(x) = 2x + 4, x 1. Funcţia f este derivabilă pe R\{1} (compunere de funcţii elementare), deci rămâne să stud

Universitatea Politehnica din Bucureşti 2019 Disciplina: Geometrie şi Trigonometrie G1 * Varianta A 1. Ştiind cos x = 3 2, atunci sin2 x

Transcriere:

C: Soluţii numerice ale ecuaţiei Schrödinger independentă de timp. Metoda Tirului BIBLIOGRAFIE Ion. I. Cotaescu. Curs de Mecanica Cuantică, Tipografia UVT 990 Epperson J, An introduction to numerical methods and analysis, Wiley Interscience, Hoboken, 007. (Ch. 9: A survey of finite difference methods for partial differential equations) Harrison P, Quantum Wells, Wires and Dots. Theoretical and Computational Physics of Semiconductor Nanostructures Wiley 005 (Ch. 3 Numerical solutions). In cursul anterior am dezvoltat ecuaţia Schrödinger cu diferenţe finite şi am adoptat o soluţie matricială, metoda fiind ilustrată la rezolvarea problemei gropii infinite de potenţial. În acest curs pornim tot de la dezvoltarea ecuaţiei Schrödinger cu diferenţe finite, construim o soluţie iterativă (metoda tirului) şi aplicăm rezultatul la rezolvarea problemei gropii finite de potenţial... Metoda tirului Ca punct de plecare considerăm ecuaţia Schrödinger independentă de timp, ale cărei soluţii analitice au fost studiate extensiv în cursul de mecanică cuantică: ψ + V x x = E x m x ( ) ψ ( ) ψ ( ) In ecuaţia () potenţialul V(x) este nedefinit, în sensul că poate avea orice formă. In termeni de diferenţe finite a doua derivată se scrie: d f dx ( + δ ) + ( δ ) ( ) ( δ x) f x x f x x f x () Inlocuind () în ecuaţia Schrödinger () şi alegând δx suficient de mic se poate scrie: ()

( x+ x) + ( x x) ( δ x) ψ δ ψ δ ψ + V E ψ = 0 m După câteva calcule algebrice simple rezultă: m ψ ( x δx) + = ( δx) V E + ψ x ψ x δx ( ) ( ) ( ) Ecuaţia (4) permite calculul funcţiei de undă în poziţia x + δx dacă aceasta este cunoscută în punctele x şi x - δx. Practic, folosind două valori cunoscute ale funcţiei de undă ψ ( x δx) şi ψ se poate calcula o a treia valoare ψ ( x δx) (3) (4) +. Folosind acest punct nou împreună cu punctul anterior funcţia de undă poate fi calculată în al patrulea punct ψ ( x δx) +, şi aşa mai departe. Astfel, funcţia de undă poate fi calculată pentru orice valoare a energiei. Acestă formă iterativă de rezolvare numerică a ecuaţiilor diferenţiale este cunoscută cu numele de metoda tirului (shooting method). Soluţiile în stările staţionare satisfac condiţiile pe frontieră: ψ Condiţiile iniţiale sunt de forma: x ± ψ x ± 0; 0 x ( x x) ψ δ = 0; ψ = (6) şi, în principiu, pot fi aplicate la rezolvarea ecuaţiei Schrödinger prin metoda tirului, indiferent de forma potenţialului. Ele pot fi doar parţial justificate matematic, dar sunt confirmate în totaliate de testele de convergenţă, aşa cum vom vedea la seminar. Amplitudinea funcţiei de undă nu este relevantă întrucât valorile proprii ale energiei nu se modifică dacă funcţia de undă este scalată cu o constantă. Având condiţiile iniţiale, în principiu se pot determina valorile proprii ale energiei E. Cum E este o necunoscută în ecuaţia (4), în realitate ψ este o funcţie atât de poziţie cât şi de energie. Practic, fiind date condiţiile iniţiale, pentru orice energie E poate fi calculată o funcţie de undă ψ ( xe, ). Energiile E la care avem solutii se supun condiţiei: ( E) (5) ψ, = 0 (7) Modul practic de implementare a metodei tirului va fi discutat in detaliu la seminar.

. Groapa finita de potential Considerăm problema gropii finite de potenţial cu geometria din Figura. In fiecare din cele trei regiuni ecuatia Schrodinger se scrie: l ( x ) V E, x m x ψ ψ ψ + = < ( ) ( ), l l x E x x m x ψ ψ = l ( x ) V E, x m x ψ + ψ = ψ > (8a) (8b) (8c) Figura Interpretarea probabilistică a funcţiei de undă impune: ψ ψ dx = (9) care relaţie se traduce în condiţiile stndard pe frontieră: ψ 0, ψ 0 x cand x ± (0) Folosind acest rezultat componentele exponenţiale crescătoare ale funcţiei de undă în interorul barierelor trebuie rejectate. Ca urmare putem scrie solutiile sistemului (8) astfel: α x l ψ = Ae, x < (a) ikx ikx l l ψ = Be + Ce, x (b) α x l ψ = De, x > (c) 3

Aceste funcţii de undă sunt reale şi reprezintă stări staţionare. In exteriorul gropii de potential solutiile sunt exponentiale reale, alese in asa fel incat functia de unda sa ramana marginita. Vectorul de undă k şi constanta de atenuare sunt: me k =, α = mv ( E) Pentru a determina stările staţionare impunem la interfeţe condiţii de continuitate de clasă C. In punctul x= + l avem: l l αl B exp ik + C exp ik = D exp (3a) l l αl ikb exp ik ikc exp ik = α D exp (3b) Impărţind cele două ecuaţii de mai sus, rezultă: l l B exp exp ik + C ik = (4) ik l l α B exp ik C exp ik In cazul starilor pare, functia de unda este cosinusoidala, ceea ce impune B = C. l cos k = (5) ik l α i sin k kl ctg k = α (6) de unde kl fp ( E) = ktg α = 0 (7) In cazul stărilor impare funcţia de undă în interiorul gropii de potenţial este sinusoidală şi in cazul ecuatiei (4) vom avea B = -C. Un calcul asemanator cu cel de mai sus conduce la: kl fi ( E) = kctg + α = 0 (8) () 4

Având în vedere că deopotrivă k şi α sunt funcţii de energie, rezultă că şi relaţiile (7) şi (8) sunt funcţii de energie. Ecuaţiile (7) şi (8) pot fi rezolvate numeric folosind algoritmul Newton-Raphson.3. Algoritmul Newton-Raphson (metoda tangentei) In procedura Newton-Raphson, dacă E n este o soluţie arbitrară a ecuaţiei f( E ) = 0, atunci o estimare mai bună a soluţiei este: f( En) E = n E + n f '( E ) (9) unde f '( E n) este derivata functiei f in punctul E n. Noua estimare E n este folosită apoi pentru a genera soluţia E n şi aşa mai departe, până când diferenţa dintre două valori consecutive devine suficient de mică. O demontratie a metodei Newton-Raphson poate fi facuta intuitiv dupa cum urmeaza. Sa presupunem ca functia f( E ) are graficul din Figura. Rezulta imediat: n de unde rezulta imediat relatia (9). f( En) tg ( α ) = = f '( En) E E n n+ (0) Figura In cazul gropii de potential finite, pentru a implementa algoritmul Newton-Raphson trebuie cunoscute derivatele f E. Pentru starile pare avem: 5

unde df p dk kl l dk dα = tg + k () de de kl cos de de dk m, d α = = m () de E de V E Iar pentru starile impare avem: dfi dk kl l dk dα = ctg + k + (3) de de kl sin de de TEMA SEMINAR: Să se rezolve problema gropii finite de potenţial folosind metoda tirului şi algoritmul Newton-Raphson cu o precizie de 0-6 ev. 6