(1328) מעבר דרך צומת בשריג חד-מימדי 2014A

בבעיה זו נדרש למצוא את מקדם המעבר \( g=|t|^2 \) של חלקיק בעל תנע \( k \) דרך צומת בשריג חד-מימדי (ראה ציור).
נתונים: קבוע השריג \( a \) , תדירות הקפיצה \( c_0 \) בין אתרים שכנים, ותדירות הקפיצה \( c_J \) בין האתרים \( n=\pm1 \) .
בסעיף (1) הנח שמדובר בשריג בלתי מופרע, שבו במקום צומת יש אתר נוסף \( n=0 \)

(1)  רשום את ההמילטוניאן  הבלתי מופרע \( H_0 \) , ואת אופרטור המהירות \( v \) כפונקציה של אופרטור התנע \( p \)

(2) רשום את המטריצה \( H_{n,m} \) שמיצגת את ההמילטוניאן המופרע.
מספיק לרשום תת-מטריצה 4x4 עבור \( n,m=-2,-1,1,2 \)

(3) רשום מערכת של שתי משוואות עבור אמפליטות המעבר וההחזרה \( (r,t) \) של הצומת (ראה הדרכה)

(4)  רשום ביטוי עבור מקדם המעבר \( g \) כפונקציה של \( k \) .

(5) עבור \( c_J \) גדול מאוד או קטן מאוד \( g \propto |v_k|^2 \) . רשום את מקדמי הפרופורציה.


lattice

הדרכה:
על מנת לפתור את בעית הפיזור הנח גל פוגע מצד שמאל \( \psi_n=e^{ikx_n}+re^{-ikx_n} \)
וגל עובר בצד ימין של הצומת \( \psi_n= te^{ikx_n} \) באשר נקודות השריג הן \( x_n= na \) .
שתי המשוואות שמתקבלות מתוך \( H\psi=E_k\psi \) נראות עם הרבה איברים במבט ראשון -
אך למעשה רוב האיברים מתחסלים, ומתקבלת מערכת משוואות מאוד פשוטה.
נא להשתמש בנתוני השאלה בלבד!