ФОЭ - Теория, часть 2 (1078244), страница 7
Текст из файла (страница 7)
¥© ¢®«®¢ ï äãªæ¨ï¨¬¥¥â ¢¨¤:ikx + G e ikx ;I (x) = F e®¡é¥¥39£¤¥ F ¨ G { ¥ª®â®àë¥ ¯®áâ®ïë¥. ¡à â¨â¥ ¢¨¬ ¨¥, ç⮠⥯¥àì ª®®à¤¨ âã x ¬ë ®âáç¨âë¢ ¥¬ ®â â®çª¨ x = 0. ®®â¢¥âá⢥® ¢®«®¢ãîäãªæ¨î II (x) ⥯¥àì § ¯¨è¥¬ ¢ ¢¨¤¥:a xe + C e a e x :II (x) = B e¥¯¥àì ¨á¯®«ì§ã¥¬ â® ®¡áâ®ï⥫ìá⢮, çâ® äãªæ¨¨ I (x) ¨ II (x)®¯¨áë¢ îâ \ªã᪨" ¥¤¨®£® ¢®«®¢®£® ¯®«ï (à áᬠâਢ ¥¬®£® ¢ ¤¢ã审« áâïå x 0 ¨ 0 x a, ª®â®àë¥ £à ¨ç â ¤àã£ á ¤à㣮¬ ¢ â®çª¥x = 0).
DZ®í⮬㠯®âॡ㥬, çâ®¡ë ¯à¨ x = 0 ¢®«®¢ ï äãªæ¨ï (x)¨ ¥ñ ¯¥à¢ ï ¯à®¨§¢®¤ ï ddx (x) ¡ë«¨ ¥¯à¥àë¢ë, â.¥. ¯®âॡ㥬 ¢ë¯®«¥¨ï ¤¢ãå ãá«®¢¨©:4) I (0) = II (0) ;5) ddx1 (0) = ddxII (0) :DZ®¤áâ ¢¨¢ ¢ í⨠ãá«®¢¨ï ï¢ë¥ ¢ëà ¦¥¨ï ¤«ï äãªæ¨© I (x) ¨II (x) , ¯®«ã稬 ¤¢ á«¥¤ãîé¨å á®®â®è¥¨ï:F + G = B e a + C e a ;ik (F G) = (B e a C e a ) ;ª®â®àë¥ á«¥¤ã¥â ¯®¨¬ âì ª ª á¨á⥬㠤¢ãå «¨¥©ëå «£¥¡à ¨ç¥áª¨åãà ¢¥¨© ¤«ï ®¯à¥¤¥«¥¨ï ¤¢ãå ¥¨§¢¥áâëå F ¨ G (¥á«¨ áç¨â âì, ç⮢¥«¨ç¨ë B ¨ C | 㦥 ¨§¢¥áâë). ¬ ¥ 㦮 à¥è âì ¯®«®áâìî íâã á¨á⥬ã, â ª ª ª ¤«ï ¢ëç¨á«¥¨ï ª®íä䍿¨¥â ¯à®§à ç®á⨠à áᬠâਢ ¥¬®£® ¡ àì¥à ¬ã¦® § âì ⮫쪮 ¢¥«¨ç¨ã F , â.¥.
ª®íä䍿¥â ¯à¨ ¯ ¤ î饩 ¢®«¥ ( ®âà ¦ñ ï ®â ¯®â¥æ¨ «ì®£® ¡ àì¥à ¢®« á ¥ ¨â¥à¥áã¥â). ©¤ñ¬ ¢¥«¨ç¨ã F . ¬®¦¨¬ ¯¥à¢®¥ ãà ¢¥¨¥ ¯à¨¢¥¤ñ®© á¨á⥬ë ik , ¢â®à®¥ { 1 ¨ á«®¦¨¬. ®£¤ ¯®«ã稬, çâ®2 ik F = (ik + ) B e a + (ik ) C e a =22= ( +2 ik) A e a ( 2 ik) A e a == 2A 2 k2 (e a e a) + 2 ik (e a + e a) == 2A 2(2 k2) sh ( a) + 4 ik ch ( a) :¤¥áì ¬ë ¢®á¯®«ì§®¢ «¨áì 㦥 ©¤¥ë¬¨ ¢ëè¥ ä®à¬ã« ¬¨ ¤«ïª®áâ â B ¨ C , ¢ëà ¦ î騬¨ ¨å ç¥à¥§ ª®áâ âã A , ¨ ¢ëç¨á«¨«¨40ॠ«ìãî ¨ ¬¨¬ãî ç á⨠¯®«ã稢襣®áï á«®¦®£® ª®¬¯«¥ªá®£® ç¨á« . ª¨¬ ®¡à §®¬, ®ª®ç â¥«ì® ¯®«ãç ¥¬ á«¥¤ãîéãî ä®à¬ã«ã:A 2 2F=2 ik ( k ) sh ( a) + 2 ik ch ( a) :ëç¨á«¨¬ ⥯¥àì ª®íä䍿¨¥â ¯à®§à ç®á⨠襣® ¯àאַ㣮«ì®£® ¯®â¥æ¨ «ì®£® ¡ àì¥à ¯à¨ § ¤ ®© í¥à£¨¨ E ¤«ï «¥â î饩 ¥£® ç áâ¨æë. §®¢ñ¬ ª®íä䍿¨¥â®¬ ¯à®§à ç®á⨠᫥¤ãîéã«¨ç¨ã:®íää: ¯à®§à: = ª¢ ¤à: ¬®¤ã«ï ¬¯«¨âã¤ë ¯à®è¥¤è¥© ¢®«ë :: ª¢ ¤à: ¬®¤ã«ï ¬¯«¨âã¤ë ¯ ¤ î饩 ¢®«ë:¬¯«¨â㤠¯ ¤ î饩 ¢®«ë ã á à ¢ F , ¬¯«¨â㤠¯à®è¥¤è¥© ¢®«ë { A .
DZ®í⮬㠤«ï ª®íä䍿¨¥â ¯à®§à ç®á⨠¡ àì¥à ¨¬¥¥¬ á«¥¤ãîéãî â®çãî ä®à¬ã«ã:4 k2 2jAj2D= 2= 2 2 2 2jF j ( k ) sh ( a) + 4 2 k2 ch2( a) :®à¬ã« íâ ¯®«ãç¥ ¬¨ ¢ १ã«ìâ ⥠áâண®£® â®ç®£® à¥è¥¨ïãà ¢¥¨ï ।¨£¥à . ¥© ¨á¯®«ì§®¢ ë á«¥¤ãî騥 ᮪à éñ륮¡®§ 票ï:1k 2 = 2 2m E ;h1 2 = 2 2m (V0 E ) :hDZ®«ã稬 ⥯¥àì ¨§ â®ç®© ä®à¬ã«ë ¤«ï ª®íä䍿¨¥â ¯à®§à ç®á⨠D ¯à¨¡«¨¦ñãî ä®à¬ã«ã ¢ á«ãç ¥, ª®£¤ ¯à®¨æ ¥¬®áâì ¡ àì¥à ¬ « , â.¥. ª®£¤ ª¢ â®¢ë© íä䥪â â㥫¨à®¢ ¨ï ç áâ¨æë ᪢®§ì¡ àì¥à ï¥âáï á« ¡ë¬.
®¯à¥¤¥«¥® áâ ®¢¨âáï â ª¨¬ ¯à¨ h ! 0,â ª ª ª ¯à¨ h = 0, â.¥. ¢ ª« áá¨ç¥áª®© ¬¥å ¨ª¥, â㥫¨à®¢ ¨¥ ç áâ¨æë ᪢®§ì ¡ àì¥à ¢®®¡é¥ ¥¢®§¬®¦®. ª çâ® ¯®«ã稬 ¢ ª¢ §¨ª« áá¨ç¥áª®¬ ᨬ¯â®â¨ç¥áª®¬ ¯à¥¤¥«¥¨§ â®ç®© ä®à¬ã«ë ¯à¨¡«¨¦ñãî ä®à¬ã«ã. à áᬠâਢ ¥¬®¬ ¯à¥¤¥«¥ ¢¥«¨ç¨ a ®ç¥ì ¡®«ìè ï ¨ ¯®í⮬ãsh ( a) 12 e a ; ch ( a) 12 e a ; á«¥¤®¢ ⥫ì®,2 2 2 a2 2D= (216 k2k)2 e+ 4 2 k2 = (162 + kk2)2 e 2 a :41 ª¨¬ ®¡à §®¬,D= 16 (V02apexp h 2m (V0 E) :V02â ä®à¬ã« á¯à ¢¥¤«¨¢ ¢ ª¢ §¨ª« áá¨ç¥áª®¬ ¯à¥¤¥«¥: h ! 0.à ¢¨¢ ï íâã ä®à¬ã«ã á ¯®«ã祮© ¢ëè¥ ª¢ §¨ª«ªáá¨ç¥áª®æ©ä®à¬ã«®© ¤«ï ¯àאַ㣮«ì®£® ¯®â¥æ¨ «ì®£® ¡ àì¥à , ã¡¥¦¤ ¥¬áï,çâ® ä ªâ¨ç¥áª¨ (á â®ç®áâìî ¤® ¥áãé¥á⢥®£® ¢ ¯à¥¤¥«¥ h ! 0¯à¥¤íªá¯®¥æ¨ «ì®£® ¬®¦¨â¥«ï) í⨠ä®à¬ã«ë ᮢ¯ ¤ îâ.
DZ®ª § ⥫¨ íªá¯®¥â ¢ ®¡¥¨å ä®à¬ã« å ¯®«®áâìî ᮢ¯ ¤ îâ.E) E2.9. ¤ ç ®¡ ®¤®¬¥à®© ¯àאַ㣮«ì®© ¯®â¥æ¨ «ì®©¤¢®©®© ﬥ áᬮâਬ ⥯¥àì ¥éñ ®¤ã ¯®ãç¨â¥«ìãî £àã¡ãî ¬®¤¥«ìãî ®¤®¬¥àãî § ¤ çã, á ¯®¬®éìî ª®â®à®© ¬®¦® ¯®ïâì ª¢ ⮢ãî ¯à¨à®¤ã 娬¨ç¥áª®© á¢ï§¨, â.¥. ¥¨¥ á¢ï§ë¢ ¨ï ⮬®¢ ¢ ¬®«¥ªã«ë. áᬮâਬ ¤«ï ¯à®áâ®âë ¬®¤¥«ì ¤¢ãå ⮬®©, â ª §ë¢ ¥¬®© £®¬®¯®«ïன ¬®«¥ªã«ë, â.¥. ¬®«¥ªã«ë, ª®â®à ï á®áâ ¢«¥ ¨§ ¤¢ã室¨ ª®¢ëå ⮬®¢ (⨯ H2; N2 ; Cl2 ¨ â.¤.).
â ª¨å ᨬ¬¥âà¨çë嬮«¥ªã« å í«¥ªâà¨ç¥áª¨© § àï¤ ¥ ¬®¦¥â ¯¥à¥©â¨ á ®¤®£® ⮬ ¤à㣮© (ª ª ¢ £¥â¥à®¯®«ïàëå ¬®«¥ªã« å ⨯ HCl; NaCl ¨ â.¤.) ¨ ¯®í⮬ã á¢ï§ë¢ ¨¥ ⮬®¢ ¢ ¨å ¥«ì§ï ®¡êïá¨âì ¯à®áâ® ¯à®ï¢«¥¨¥¬ªã«®®¢áª¨å ᨫ í«¥ªâà¨ç¥áª®£® ¯à¨â殮¨ï.®§ì¬ñ¬ ¤¢®©ãî ï¬ã á ¡¥áª®¥ç묨 ¯àאַ㣮«ì묨 á⥪ ¬¨,à §¤¥«ñãî ¯àאַ㣮«ìë¬ ¯®â¥æ¨ «ìë¬ ¡ àì¥à®¬. ç «® á¨áâ¥¬ë ª®®à¤¨ â ¯®¬¥á⨬ ¢ æ¥âॠ¯®â¥æ¨ «ì®£® ¡ àì¥à . «¨â¨ç¥áª¨ äãªæ¨ï ¯®â¥æ¨ «ì®© í¥à£¨¨ § ¤ ñâáï á«¥¤ãî騬¨ ä®à¬ã« ¬¨:+10V (x) = > V0>>:0+18>>><¯à¨ x b¯à¨ b x a¯à¨ a x a¯à¨ a < x < b¯à¨ x b:DZ®â¥æ¨ «ì ï äãªæ¨ï ᨬ¬¥âà¨ç ®â®á¨â¥«ì® ®âà ¦¥¨ï ¢ ç «¥ ª®®à¤¨ â, â.¥.
ï¥âáï çñ⮩ äãªæ¨¥©:V (x) = V ( x) :42 ¬ ¥®¡å®¤¨¬® ©â¨ à¥è¥¨ï á«¥¤ãî饣® áâ æ¨® ண® ãà ¢¥¨ï ।¨£¥à :h 2 d22m dx2 + V (x) = E :§ ⮣®, çâ® ¯®â¥æ¨ «ì ï äãªæ¨ï V (x) ᨬ¬¥âà¨ç , ¥éñ ¥á«¥¤ã¥â, çâ® à¥è¥¨¥ ¯à¨¢¥¤ñ®£® ãà ¢¥¨ï ।¨£¥à , â.¥. ᮮ⢥âáâ¢ãîé ï ¢®«®¢ ï äãªæ¨ï (x), ⮦¥ ᨬ¬¥âà¨ç . ¤ ª®¬®¦® ã⢥ত âì (ç¨áâ® ¬ ⥬ â¨ç¥áª¨ íâ® ¢®¢á¥ ¥ ®ç¥¢¨¤®¥ ¯®«®¦¥¨¥), çâ® äãªæ¨ï (x) ï¥âáï ¨«¨ ᨬ¬¥âà¨ç®©, ¨«¨ â¨á¨¬¬¥âà¨ç®© äãªæ¨¥©, â.¥.
«¨¡® ® çñâ ï:(x) = (x) ;«¨¡® { ¥çñâ ï:(x) = ( x) :«ï ª ¦¤®£® ¨§ íâ¨å ¤¢ãå ⨯®¢ à¥è¥¨© ®ç¥¢¨¤® ¤®áâ â®ç® à áᬮâà¥âì ¥ ¢áî ®¡« áâì: 1 < x < +1, ⮫쪮 ®¡« áâì x 0, â.¥.®¡« áâì ¯®«®¦¨â¥«ìëå x. DZਠí⮬ ¢ ®¡« á⨠I, â.¥. ¯à¨ 0 < x < a,¨¬¥¥¬ ãà ¢¥¨¥:d21 p2m E2 =E ;+kk=dx2h¨ ¢ ®¡« á⨠II, â.¥. ¯à¨ a < x < b , ¨¬¥¥¬ ãà ¢¥¨¥:d21 p2m (V E) :2 = 0 ;=02dxh áᬮâਬ ⥯¥àì ¯®-®â¤¥«ì®á⨠çñâë¥ ¨ ¥çñâë¥ à¥è¥¨ï.«ãç © 1 (çñâë¥ à¥è¥¨ï) ®¡« á⨠I ¢ ª ç¥á⢥ ¤¢ãå ¥§ ¢¨á¨¬ëå ä㤠¬¥â «ìëå à¥è¥¨© ¯à¨¢¥¤ñ®£® ®¡ëª®¢¥®£® ¤¨ää¥à¥æ¨ «ì®£® ãà ¢¥¨ï ¢â®à®£® ¯®à浪 ¬®¦® ¢§ïâì äãªæ¨¨ch (x) ¨ sh (x) : ª ª ª ¬ë à áᬠâਢ ¥¬ çñ⮥ à¥è¥¨¥, â® ¢ ®¡« á⨠I á«¥¤ã¥â¯®«®¦¨âì, çâ®I (x) = C ch (x) :43 ®¡« á⨠II ¢ ª ç¥á⢥ à¥è¥¨ï ᮮ⢥âáâ¢ãî饣® ®¡ëª®¢¥®£®¤¨ää¥à¥æ¨ «ì®£® ãà ¢¥¨ï ¢®§ì¬ñ¬ äãªæ¨îI I (x) = C1 sin [k(x b)] ;äãªæ¨ï íâ ®¡à é ¥âáï ¢ ã«ì ¯à¨ x = b.¤¥áì C ¨ C1 { ¯®ª ¯à®¨§¢®«ìë¥ ¥ ¨§¢¥á¨ë¥ ¬ ¯®áâ®ïë¥,§ ç¥¨ï ª®â®àëå ¬ë ®¯à¥¤¥«¨¬ ¨§ ãá«®¢¨© á訢 ¨ï à¥è¥¨© ¢ ®¡« áâïå I ¨ II £à ¨æ¥ íâ¨å ®¡« á⥩, â.¥.
¯à¨ x = a:I (a) = II (a) ;d Id(a) = II (a) :dxdx ª¨¬ ®¡à §®¬, ¤«ï ®¯à¥¤¥«¥¨ï ª®áâ â C ¨ C1 ¨¬¥¥¬ á¨áâ¬ã¤¢ãå á«¥¤ãîé¨å «¨¥©ëå «£¥¡à ¨ç¥áª¨å ãà ¢¥¨©: ch(a) = C1 sin[k(a b)] = C1 sin[k(b a)] ; sh(a) = k C1 cos[k(a b)] = k C1 cos[k (b a)] :«¥¤®¢ ⥫ì®, ¨¬¥¥¬ á¨á⥬㠤¢ãå ®¤®à®¤ëå «¨¥©ëå «£¥¡à ¨ç¥áª¨å ãà ¢¥¨©:ch(a): C + sin(kd): C1 = 0 ; sh (a): C k cos(kd): C1 = 0 ;¢ ª®â®à®© ¤«ï ªà ⪮á⨠¬ë ¯®«®¦¨«¨, çâ® b a = d, £¤¥ d { è¨à¨ ®â¤¥«ì®© ¯®â¥æ¨ «ì®© ï¬ë.DZਢ¥¤ñ ï á¨á⥬ ãà ¢¥¨© ¨¬¥¥â ¥âਢ¨ «ì®¥ à¥è¥¨¥â®«ìª® ¯à¨ ¢ë¯®«¥¨¨ ãá«®¢¨ï ch (a)sin(kd) = 0 ; sh (a)k cos(kd) â.¥. ãá«®¢¨ïk ch(a) : cos(kd) + sh (a): sin(kd) = 0 :⮬ã âà áæ¥¤¥â®¬ã ãà ¢¥¨î ¬®¦® 㤮¢«¥â¢®à¨âì ⮫쪮¯à¨ ®¯à¥¤¥«ñëå § 票ïå í¥à£¨¨ E (â.¥.
¬ë ¯®«ã稫¨ ãá«®¢¨¥ª¢ ⮢ ¨ï ¤«ï 襩 § ¤ ç¨ ¤«ï à áᬠâਢ ¥¬ëå çñâëå à¥è¥¨©); í⨠í¥à£¨¨ ïîâáï í¥à£¨ï¬¨ ᮮ⢥âáâ¢ãîé¨å áâ æ¨® àëå á®áâ®ï¨©.44«ãç © 2 (¥çñâë¥ à¥è¥¨ï)¥¯¥àì ¢ ®¡« áâïå I ¨ II ¢®§ì¬ñ¬ à¥è¥¨ïI (x) = C sh (x) ;II (x) = C1 sin [k(x b)] ;£¤¥ C; C1 { ¯®ª ¯à®¨§¢®«ìë¥ ¯®áâ®ïë¥. ©â¨ § 票ï íâ¨å ¯®áâ®ïëå ¤® ¨§ ãá«®¢¨© á訢 ¨ï ¯à¨¢¥¤ñëå à¥è¥¨© ¯à¨ x = a.DZ®«ã稬, â ª¨¬ ®¡à §®¬, ãá«®¢¨ï: ch (a) = C1 sin[k(a b)] = C1 sin[k(b a)] ; sh (a) = k C1 cos [k(a b)] = k C1 cos [k(b a)] ;â.¥.
¯à¨å®¤¨¬ ª á¨á⥬¥ ¤¢ãå «¨¥©ëå ®¤®à®¤ëå «£¥¡à ¨ç¥áª¨åãà ¢¥¨©:sh (a):C + sin (kd):C1 = 0 ; ch (a):C k cos (kd):C1 = 0 ;£¤¥ d = b a { è¨à¨ ®â¤¥«ì®© ¯®â¥æ¨ «ì®© ï¬ë.á«®¢¨¥ áãé¥á⢮¢ ¨ï ¥âਢ¨ «ì®£® à¥è¥¨ï 㠯ਢ¥¤ñ®© «£¥¡à ¨ç¥áª®© á¨á⥬ë ãà ¢¥¨© ¨¬¥¥â ¢¨¤ sh (a)sin(kd) = 0 ; ch(a)k cos(kd) â® ¥áâìk sh (a): cos(kd) + ch (a): sin(kd) = 0 ;¯®«ã稫¨ ãá«®¢¨¥ ª¢ ⮢ ¨ï, ¯®§¢®«ïî饥 ®¯à¥¤¥«¨âì ¤¨áªà¥âë¥ § 票ï í¥à£¨¨ E à áᬠâਢ ¥¬ëå áâ æ¨® àëå á®áâ®ï¨©¥çñ⮣® ⨯ .DZਡ«¨¦ñ®¥ à¥è¥¨¥ âà áæ¥¤¥âëå ãà ¢¥¨© ¤«ï®¯à¥¤¥«¥¨ï í¥à£¨© áâ æ¨® àëå á®áâ®ï¨©.DZ¥à¥¯¨è¥¬ ¯®«ãç¥ë¥ âà áæ¥¤¥âë¥ ãà ¢¥¨ï ¤«ï ®¯à¥¤¥«¥¨ï í¥à£¨¨ E áâ æ¨® àëå á®áâ®ï⨩ ¢ ¢¨¤¥:kcth (a) + tg (kd) = 0 (çñâ: à¥è¥¨ï) ;kth (a) + tg (kd) = 0 (¥çñâ: à¥è¥¨ï) ;45¯à¨çñ¬ §¤¥áì1 p2m E ;h1 p2m (V0 E) :=h §à¥è¨¬ ¯à¨¡«¨¦ñ® ®¡ í⨠âà áæ¥¤¥âëå ãà ¢¥¨ï, áç¨â ï ¢ëá®âã V0 ¯®â¥æ¨ «ì®£® ¡ àì¥à , à §¤¥«ïî饣® ¯®â¥æ¨ «ìë¥ï¬ë, ®ç¥ì ¡®«ì让, â.¥.
ä®à¬ «ì® ãáâ६«ïï V0 ª ¡¥áª®¥ç®áâ¨. ¯à¥¤¥«¥ V0 = +1 ¨¬¥¥¬ = +1, ¯®â®¬ã ®¡ ¯à¨¢¥¤ñëåãà ¢¥¨ï ¯à¨¨¬ îâ ®¤¨ ª®¢ë© ¢¨¤:tg (kd) = 0 ; á«¥¤®¢ ⥫ì®, ¨¬¥¥¬ ãá«®¢¨¥ ª¢ ⮢ ¨ïkd = n ;£¤¥ n=1,2,3,... { æ¥«ë¥ ç¨á« . ª¨¬ ®¡à §®¬, ¨¬¥¥¬ á«¥¤ãî騥 ¤¨áªà¥âë¥ í¥à£¨¨:h 2 kn2 2 h 2 2E = En(0) =2m = 2m d2 n :DZ®«ã稫¨ ¢ â®ç®á⨠ä®à¬ã«ã ¤«ï ã஢¥© í¥à£¨¨ ¤«ï ¯àאַ㣮«ì®© ¯®â¥æ¨ «ì®© ï¬ë á ¡¥áª®¥ç묨 á⥪ ¬¨ è¨à¨ë d.k=DZ।¯®«®¦¨¬ ⥯¥àì, çâ® V0 6= +1, ® ®ç¥ì ¡®«ì讥; ⮣¤ à¥è¥¨ï E è¨å(0)âà áæ¥¤¥âëå ãà ¢¥¨© ¡ã¤ãâ ¡«¨§ª¨ ª ©¤¥ë¬à¥è¥¨ï¬ En . áᬮâਬ ª ª®¥-¨¡ã¤ì ®¤® ¨§ à¥è¥¨© ( «¨¡® ¯¥à¢®£®, «¨¡®¢â®à®£® âà áæ¥¤¥â®£® ãà ¢¥¨ï), í¥à£¨ï ª®â®à®£® ¡«¨§ª ª ¥ª®â®à®¬ã § 票î En(0) ¯à¨ ¥ª®â®à®¬ § ¤ ®¬ § 票¨ n.