7.3 Asymmetrische put

In dit model bevindt een quantumdeeltje zich in een asymmetrische 1-dimensionale put met eindige diepte. De potentiaal is V(x)= voor \( x < 0 \) en V(x)= V 0 voor x >L . In de put is de potentiële energie V(x)=0 . Daar heeft de golffunctie ψ 1 (x) de vorm van een sinus met golfgetal k= γE . Buiten de put is de oplossing van de 1-dim Schrödingervergelijking een exponentiële functie ψ 2 (x) met dempingscoëfficiënt κ= γ( V 0 E) .
De toegelaten energiewaarden kunnen numeriek berekend worden uit de conditie dat de golffunctie en de afgeleide continu zijn op de rand: ψ 1 (L)= ψ 2 (L) en ψ ' 1 (L)=ψ ' 2 (L) .1

In het voorbeeld hieronder worden de eigenwaarden gevonden door te zoeken naar golffuncties die eindig blijven voor bepaalde waarden van E . De parameters zijn dezelfde als die in model 7.2 en we schrijven voor de energie E= E 1 n 2 met E 1 de energie van de grondtoestand zoals gevonden in 7.2; n is hier een variabele. Door deze variabele te variëren rond de waarde 1 wordt de grondtoestand voor de ondiepe put gevonden: n 1 =0,90736 . Op dezelfde wijze kunnen ook de eerste aangeslagen toestanden n 2 , n 3 berekend worden, mits E V 0 <0 .

De modelregels worden vereenvoudigd door over te gaan op dimensieloze variabelen. Dan blijkt dat de relatieve potentiaal v 0 de bepalende parameter is in het probleem.

Formules uit Binas:

d 2 ψ(x) d x 2 +γ( EV(x) )ψ(x)=0 E= 1 2 m v 2 +V(x) γ=8 π 2 m/ h 2

Differentievergelijkingen:

ψ =γ( EV )ψ Δ ψ = ψ Δx Δψ= ψ Δx

Oplossing V=0 :

ψ 1 (x)=Asinkx k= γE

Oplossing V= V 0 :

ψ 2 (x)=Fexpκx κ= γ( V 0 E)

Dimensieloze variabelen:

xLx ψ L 2 ψ n 2 =E/ E 1 v 0 = V 0 / E 1 γ L 2 E 1 γ= π 2

Modelregels

0x Als x>1 Dan v= v 0 Anders v=0 Eindals ψ =γ( n 2 v)ψ ψ = ψ + ψ dx ψ=ψ+ ψ dx x=x+dx

Grafisch model

model 4-2