(6040) קופסא דו מימדית עם קיר מוזז, תורת הפרעות 2010B

נתון חלקיק בעל מסה M בקופסא דו-מימדית ריבועית \( x,y\in[0,a] \) בעלת צלע a.
ההזזה של הקיר השמאלי מתוארת על ידי  הפונקציה \( x=\epsilon(y) \) .
אילו הקופסא היתה חד מימדית איבר ההפרעה בהמילטוניאן היה \( \langle \varphi |V | \psi \rangle =\left(\frac{\epsilon}{2M}\right) \left[ \frac{\partial\varphi}{\partial x}\right]\left[\frac{\partial\psi}{\partial x}\right] \)
באשר אנו מניחים הזזה קטנה, והנגזרות מחושבות בנקודה \( x=0 \) .

(1) רשום את ההכללה הדו-מימדית של הנוסחא לעיל (דורש הבנה בלבד).

הנח שהקיר מוטה בזוית קטנה כך שמתקיים \( \epsilon(0)=-\epsilon_0/2 \) וכן \( \epsilon(a)= +\epsilon_0/2 \)

(2) רשום את מטריצת ההמילטוניאן עבור שלושת המצבים הנמוכים ביותר (בבסיס הלא מופרע).

(3) רשום את התיקון המוביל לאנרגית מצב היסוד.

(4) רשום את התיקון המוביל לאנרגיות של המצבים המעוררים.

נתון: \( \int_0^{\pi/2}\cos(u)\sin(2u)udu = \frac{4}{9} \)