« Home « Kết quả tìm kiếm

Luận văn: Phương pháp toán tử cho bài toán exciton hai chiều


Tóm tắt Xem thử

- TRƯƠNG MẠNH TUẤN.
- Trương Mạnh Tuấn.
- Phương pháp toán tử (Operator Method, viết tắt là OM) ñược xây dựng từ thập niên 80 của thế kỉ trước.
- Biểu diễn toán tử Hamiltonian qua các toán tử sinh hủy: H x p.
- Hoàn thiện các kĩ năng tính toán: tính toán trên các toán tử sinh hủy, biến ñổi giải tích..
- Khảo sát tính hội tụ của phương pháp toán tử theo tham số ω .
- Chương 3 : Phương Pháp Toán Tử Bài toán exciton hai chiều.
- GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP TOÁN TỬ QUA BÀI TOÁN DAO ĐỘNG TỬ PHI ĐIỀU HÒA.
- ta tách toán tử Hamilton của bài toán thành hai thành phần:.
- trong ñó thành phần H là toán tử Hamilton có nghiệm riêng chính xác: ˆ 0 ˆ 0.
- Ta xét bài toán dao ñộng phi ñiều hòa với toán tử Hamilton có dạng sau:.
- Trước hết ta chia toán tử Hamilton thành hai phần như sau:.
- Toán tử Hamilton gần ñúng H có nghiệm riêng chính xác là các hàm sóng của ˆ 0 dao ñộng tử ñiều hòa:.
- Các yếu tố ma trận của các toán tử H và ˆ ˆ 0 V ứng với các hàm số (1.14) có thể tính ñược như sau ( xem phụ lục 3):.
- 1.3 Phương pháp toán tử cho bài toán dao ñộng tử phi ñiều hòa.
- Xét phương trình Schrödinger (1.1) cho dao ñộng tử phi ñiều hòa với toán tử Hamilton không thứ nguyên (1.14).
- SVTH: Trương Mạnh Tuấn Trang 13 Bước một: Chuyển toán tử Hamilton về biểu diễn của các toán tử sinh - hủy bằng cách ñặt biến số ñộng lực (tọa ñộ và toán tử ñạo hàm) thông qua các toán tử sau:.
- Ở ñây toán tử ˆ a ñược gọi là “toán tử hủy” và ˆ a + ñược gọi là “toán tử sinh” (xem [1],[4.
- Từ ñây về sau ta gọi nó là dạng chuẩn (normal) của toán tử.
- Thế (1.17) vào (1.12) và sử dụng (1.18), ta ñược biểu thức dạng chuẩn của toán tử Hamilton như sau( phụ lục 1):.
- λ ω ) chỉ chứa các toán tử “trung hòa” ˆ n = a a ˆ ˆ.
- nghĩa là bao gồm các toán tử có số toán tử sinh và số toán tử hủy bằng nhau:.
- SVTH: Trương Mạnh Tuấn Trang 14 Như vậy, tương tự như trong lý thuyết nhiễu loạn, ở ñây ta tách toán tử Hamilton thành hai thành phần: thành phần H ˆ 0 OM ( a a ˆ ˆ.
- λ ω ) giao hoán với toán tử ˆ n = a a ˆ ˆ + và nghiệm của nó dễ dàng xây dựng như sau [4]:.
- Từ các tính chất của toán tử sinh – hủy (1.18), ta dễ dàng kiểm chứng:.
- ñiều này có nghĩa là trạng thái (1.23) là nghiệm riêng của toán tử ˆ n = a a ˆ ˆ.
- nghĩa là nó cũng là nghiệm riêng của toán tử H ˆ 0 ( a a ˆ ˆ.
- Bước bốn: Phương pháp toán tử (OM) tìm nghiệm bằng số:.
- Trong phần này ta sẽ tiến hành giải (2.9) theo phương pháp giải tích ñể ñối chiếu với phương pháp toán tử ở phần sau..
- Chuyển toán tử Hamiton trong phương trình (2.9) qua biểu diễn trong tọa ñộ cực ta ñược.
- Với toán tử có dạng như trên, khi thay vào phương trình Schrödinger ñể tìm nghiệm sẽ khó vì trong phương trình chứa hai biến số.
- Dựa vào biểu thức toán tử này, ta thấy hai toán tử H ˆ và L ˆ z giao hoán với nhau vì ˆ z.
- Như vậy hai toán tử.
- Phương trình hàm riêng- trị riêng của toán tử L ˆ z là ( xem phụ lục 5):.
- PHƯƠNG PHÁP TOÁN TỬ CHO.
- 3.1 Phương trình Schrödinger cho exciton hai chiều biểu diễn qua toán tử sinh hủy.
- 3.2 Phương pháp toán tử giải bài toán exciton hai chiều.
- Bước một: Chuyển toán tử Hamilton về biểu diễn của các toán tử sinh - hủy hai chiều bằng cách ñặt biến số ñộng lực (tọa ñộ và toán tử ñạo hàm) thông qua các toán tử sau (xem phụ lục 6):.
- ở ñây các toán tử a b ñược gọi là “toán tử hủy” và ˆ, ˆ a ˆ.
- b ˆ + ñược gọi là “toán tử sinh” [4];.
- Dễ dàng kiểm chứng các toán tử sinh hủy (3.5) thỏa mãn hệ thức giao hoán:.
- Mặt khác, ñể thuận tiện trong tính toán ta sử dụng các toán tử:.
- b + (3.7) trong ñó ba toán tử N M M ˆ , ˆ , ˆ + tạo thành một ñại số kín, thỏa mãn các hệ thức giao hoán ( xem phụ lục 6):.
- ω ) chỉ chứa các số hạng giao hoán với các toán tử a a ˆ ˆ + và ˆ ˆ b b.
- chứa các toán tử “trung hòa”:.
- ở ñây ta khai triển toán tử ˆ S theo chuỗi Taylor ñể tách các thành phần trung hòa..
- Nghiệm gần ñúng bậc không của phương trình Schrödinger chính là nghiệm riêng chính xác của toán tử H , ˆ 0 còn các bổ chính bậc cao hơn ta có thể tính toán theo sơ ñồ thích hợp..
- Như ñã nói, hàm riêng của toán tử Hamilton cũng ñồng thời là nghiệm riêng của toán tử ˆ.
- L và toán tử z M ˆ.
- ta viết lại bộ hàm cơ sở cho exciton hai chiều theo trị riêng m của toán tử ˆ.
- Phụ lục 1 : Các toán tử sinh – hủy một chiều.
- Một số công thức toán tử thông dụng:.
- Toán tử sinh-hủy.
- Toán tử sinh, hủy một chiều ñược ñịnh nghĩa như sau:.
- Ta thấy rằng mỗi toán tử hủy có tác dụng “hủy” (giảm) ñi một bậc của vector trạng thái.
- Tương tự, ta cũng thấy rằng mỗi toán tử sinh có tác dụng “sinh” (tăng) lên một bậc của vector trạng thái.
- Dạng chuẩn (normal) của một số toán tử trong luận văn.
- ω = 0 , chúng ta sẽ biểu diễn tất cả trạng thái còn lại qua biểu thức chỉ còn một loại toán tử sinh tác dụng..
- Trường hợp các toán tử sinh, hủy với số mũ lũy thừa.
- Ví dụ: Đưa toán tử a ˆ 2.
- Các phép biến ñổi trên thường ñược áp dụng khi các biểu thức toán tử có dạng như các ña thức..
- Trường hợp hàm e mũ của các toán tử sinh, hủy.
- 1 nên từ ñây các toán tử a a ˆ ˆ.
- Phụ lục 3 : Yếu tố ma trận cho toán tử Hamilton của dao ñộng tử phi ñiều hòa.
- Tính các yếu tố ma trận của toán tử Hamilton (phương pháp giải tích) 3.1 Tính các yếu tố ma trận:.
- Tính các yếu tố ma trận của toán tử Hamilton( OM) Ta có:.
- Khi ñó toán tử Hamitonain có dạng:.
- Toán tử Hamilton H ˆ Để chuyển toán tử.
- Từ công thức của toán tử Laplace trong tọa ñộ cực, ta có công thức của toán tử Hamilton của electron..
- Toán tử L ˆ x.
- Với toán tử L L ˆ y , ˆ z.
- Tương tự như toán tử L ˆ x , ta cũng thay các ñạo hàm riêng có ñược ở trên vào:.
- Tìm riêng và trị riêng của toán tử L ˆ z Phương trình hàm riêng- trị riêng của L ˆ z.
- Vậy hàm riêng của toán tử L ˆ z là.
- Phụ lục 6: Các toán tử sinh – hủy hai chiều.
- Để thuận tiện trong tính toán, ta sử dụng các toán tử:.
- trong ñó từng bộ ba toán tử N A A ˆ.
- Chứng minh toán tử H ˆ giao hoán với toán tử L ˆ z.
- Phụ lục 7: Dạng chuẩn của toán tử S ˆ = exp.
- Do các toán tử M ˆ.
- M N ˆ , ˆ tạo thành một ñại số kín, ta có thể sử dụng công thức cho hai toán tử không giao hoán bất kỳ X Y ˆ ˆ.
- ta có thể ñưa toán tử S ˆ về dưới dạng chuẩn như sau:.
- Nhân (A7.4) với toán tử ngược S ˆ − 1 : với toán tử S S ˆ ˆ.
- Bước ba: Đồng nhất các hệ số trước các toán tử M ˆ.
- Như vậy ta ñã tìm ñược dạng chuẩn của toán tử.
- Phụ lục 8 : Chuyển toán tử Hamilton qua biểu diễn toán tử sinh –hủy.
- với toán tử có dạng hàm mũ S ˆ.
- Nhận xét: tổng số mũ của hai toán tử a b ˆ.
- Mặt khác do toán tử ˆ L là z ñại lượng bảo toàn nên hàm riêng của phương trình Schrödinger phải ñồng thời là hàm riêng của toán tử này:.
- Tính các toán tử sau:.
- Tính các tác dụng của các toán tử lên hàm sóng này:.
- Tính thành phần ma trận của toán tử S ˆ.
- Do toán tử S ˆ ñựơc tách làm hai thành phần, ta tiến hành tính lần lượt các thành phần ma trận của toán tử S ˆ là S ,S ˆ ˆ 1 2 như sau:.
- Hoàng Đỗ Ngọc Trầm (2008), Phương pháp toán tử giải phương trình Schodinger cho exciton hai chiều trong từ trường ñều với cường ñộ bất kỳ, Luận văn Thạc sĩ.
- Chương 1: GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP TOÁN TỬ (OM) QUA BÀI TOÁN DAO ĐỘNG TỬ PHI ĐIỀU HÒA.
- Chương 3: PHƯƠNG PHÁP TOÁN TỬ CHO BÀI TOÁN EXCITON HAI CHIỀU.
- Phụ lục 1: Các toán tử sinh – hủy một chiều.
- Phụ lục 2: Dạng chuẩn (normal) của một số toán tử trong luận văn.
- 41 Phụ lục 3: Yếu tố ma trận của toán tử Hamilton của dao ñộng tử.
- Phụ lục 7 : Dạng chuẩn của toán tử S ˆ = exp.
- Phụ lục 8: Chuyển toán tử Hamilton qua biểu diễn toán tử sinh –hủy