Туннелирование и передача

Допустим, у нас есть проблема туннелирования на картинке, где Вт п является конечным потенциальным шагом:

введите описание изображения здесь

Если частица летит слева, общими решениями уравнений Шредингера для отдельных интервалов I, II и II являются:

Я: ψ 1 "=" А е я л Икс ψ я н + Б е я л Икс ψ р е л "=" 2 м Вт 2 II: ψ 2 "=" С е К Икс + Д е К Икс К "=" 2 м ( Вт Вт п ) 2 III: ψ 3 "=" Е е я л Икс ψ т р

Где ψ я н приходящая волна, ψ р е представляет собой отраженную волну и ψ т р передается волна. Я использовал граничные условия и получил систему из 4 уравнений:

граница условия при х=0: граничные условия при х=d: А + Б "=" С + Д С е К д + Д е К д "=" Е е я л д я л А я л Б "=" К С К Д К С е К д К Д е К д "=" я л Е е я л д

Итак, теперь я решил рассчитать коэффициент передачи Т :

Т "=" | Дж т р | | Дж я н | "=" | 2 м я ( д ψ ¯ т р д Икс ψ т р д ψ т р д Икс ψ ¯ т р ) 2 м я ( д ψ ¯ я н д Икс ψ я н д ψ я н д Икс ψ ¯ я н ) | "=" | д д Икс ( Е е я л Икс конъюг. ) Е е я л Икс д д Икс ( Е е я л Икс ) Е е я л Икс конъюг. д д Икс ( А е я л Икс конъюг. ) А е я л Икс д д Икс ( А е я л Икс ) А е я л Икс конъюг. | "=" "=" | я л Е е я л Икс Е е я л Икс я л Е е я л Икс Е е я л Икс я л А е я л Икс А е я л Икс я л А е я л Икс А е я л Икс | "=" | я л Е 2 я л Е 2 я л А 2 я л А 2 | "=" | 2 я л Е 2 2 я л А 2 | "=" | Е | 2 | А | 2

Мне пришло в голову, что если из 4 уравнений системы я могу получить отношение амплитуд Е / А , я могу рассчитать Т вполне легко. Может ли кто-нибудь показать мне, как я могу получить это соотношение?

Есть ли что-то, что мешает вам просто устранить Б , С и Д из четырех уравнений, которые вы перечислили?
Я не знаю. Почему я должен просто удалить их?
Алгебра здесь довольно сложна, когда вы впервые сталкиваетесь с ней. Вы можете найти все это в вики, я думаю, а также здесь: users.physics.ox.ac.uk/~Steane/teaching/waves_on_barrier.pdf

Ответы (1)

Строго говоря, у вас есть 4 уравнения и 5 неизвестных. Однако, учитывая, что коэффициент A применяется к входящей волновой функции, вы можете произвольно установить его равным 1 (поскольку он представляет 100% волны) и решить систему уравнений для E. Тогда Т "=" Е . Так решается проблема в большинстве случаев. В качестве альтернативы, если вы абсолютно не можете установить А "=" 1 , затем попробуйте предположить, что A задано, и решите 4 уравнения для B, C, D и E в терминах A. Затем снова выполните Т "=" Е / А .

Теоретически отношение для любого A будет таким же, как и для A=1.

(Я проверял, так и есть, А в конце делится).

РЕДАКТИРОВАТЬ

Вы можете легко решить для B, C, D и E, используя матрицы, где ваши четыре уравнения системы:

( 1 1 1 0 я л К К 0 0 е К д е К д е я л д 0 К е К д К е К д я л е я л д ) ( Б С Д Е ) "=" ( А я л А 0 0 )

Необязательно, А "=" 1 . Но если вы инвертируете матрицу и решаете для E, вы должны получить:

Е "=" 4 я А К л К 2 е я л д К д К 2 е д К + я д л + 2 я л К е я д л д К + 2 я л К е я д л + д К л 2 е я д л д К + л 2 е я д л + д К

И, конечно же, А=1

Это первый раз, когда я столкнулся с матричным решением уравнения 4-х систем. Я понимаю, как вы записали матричную форму, но мне нужно некоторое объяснение того, как вы получили уравнение для Е в конце концов. Я имею в виду, я должен найти обратную матрицу? Пожалуйста, будьте описательными.
да, как я уже сказал, вам нужно найти обратную матрицу, умножить ее на правую сторону, и это даст вам (B, C, D, E)