(2122) מצב קשור באתר שמצומד למוליך חד מימדי 2012A

בבעיה זו נדרש למצוא את אנרגית המצב הקשור E של חלקיק במערכת שכוללת אתר המצומד למוליך חד מימדי.
החלקיק הוא בעל מסה M. המוליך החד מימדי הוא אינסופי \( x\in[-\infty,\infty] \) .
האתר שבו קשור החלקיק מצוי בסמיכות לנקודה \( x_0 \) .
אילו האתר היה מופרד מהמוליך אנרגית הקשר של החלקיק היתה \( E_0 \) .
בפועל האתר מצומד למוליך, וההמילטוניאן הוא

\( H = H_{free} \,+\, |0\rangle E_0\langle 0| \, +\, |x_0 \rangle \lambda \langle 0| \, +\, |0 \rangle \lambda \langle x_0| \)
where \( H_{free} \) is the Hamiltonian of a free particle along the wire.

ההצגה הסטנדרטית של פונקצית הגל בבסיס המקום היא \( \Psi \mapsto (\psi_0, \psi(x)) \)

באשר האמפליטודות הן \( \psi_0 = \langle 0|\Psi\rangle, \ \ \ \ \psi(x) = \langle x|\Psi\rangle \)

עם קונבנצית נירמול \( |\psi_0|^2+\int_{-\infty}^{\infty} |\psi(x)|^2 dx =1 \)

(1) רשום בהצגה הסטנדרטית את \( \langle 0 |H| \Psi \rangle \) .

(2)  רשום בהצגה הסטנדרטית את \( \langle x|H| \Psi \rangle \) .

רשום את מערכת המשוואות \( H |\Psi\rangle = E |\Psi\rangle \) בהצגה מרחבית.
טיפ: הטל על  המצבים \( \langle 0|, \ \ \langle x| \) והשתמש בתוצאות הסעיפים הקודמים.
על ידי חילוץ הראה שמקבלים משוואה סגורה עבור \( \psi(x) \) עם פוטנציאל אפקטיבי

\( V(x;E) \ \ = \ \ u(E) \ \delta(x-x_0) \)

שים לב שבשלב זה אנו מתיחסים לאנרגית הקשר E כאל נתון ידוע.
טיפ: ללא הגבלת הכלליות אפשר להניח שהמיקום \( x_0 \) הוא ראשית מערכת הצירים.

(3) רשום את הביטוי עבור \( u(E) \)

(4) רשום משוואה עבור אנרגית הקשר \( E \)

(5) פתור את המשוואה במקרה הפרטי \( E_0=0 \)