Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Shirzad,Seyedakbar Jafari
احمد شیرزاد (استاد راهنما) سیداکبر جعفری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Azadeh Nemati
آزاده نعمتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Solutions of the Schrodinger Equation in Regular Polygon Billiards Using Group Theoretical Methods
In this thesis, we investigate solutions of the Schrodinger equation inside regular polygons. It is well-known that the Schrodinger equation in two dimensions is separable for rectangular and circular billiards. Moreover, the solutions constitute complete orthonormal sets in each case. A basic question arises as “Is there any other polygon in which the Schrodinger equation acquires exact solutions and do these solutions constitute complete sets of orthogonal functions?” We consider the symmetry group of an equilateral triangle and regular hexagon, to construct solutions which satisfy Dirichlet boundary condition. These are the only polygons which can tile the flat plane besides rectangles. We found that just rectangle, regular triangle, half a square and half a regular triangle are polygons which possess exact solutions of Schrodinger equation. In the problem of dir=rtl We also consider an array of regular hexagons tilling the flat plane with periodic boundary conditions and solved the Schrodinger equation by investigating the translational, rotational and reflectional symmetries. We show that for the special case of Dirichlet or Neumann boundary condition, solutions are exactly the solutions of smaller triangles which tile the hexagons. Keywords: Schrodinger equation, Regular Polygon, Potential Well, Symmetry Group, Irreducible Representation, Regular Hexagon, Dirichlet Boundary Condition, Primitive Solution, Evolved Solution
در این پایان نامه، حل معادله شرودینگر در چندضلعی های منتظم را بررسی می کنیم. می دانیم که پاسخ معادله شرودینگر در تعداد کمی از چندضلعی های منتظم ، جداپذیر است و ویژه توابع در این چاه های پتانسیل یک مجموعه ی کامل تشکیل می دهند. حال می خواهیم این مسئله را بررسی کنیم که آیا در دیگر چاه های پتانسیل چندضلعی منتظم نیز می توان پاسخ های دقیق معادله شرودینگر با شرط مرزی دیریشله را به دست آورد و آیا این پاسخ ها لزوما مجموعه ی کاملی را تشکیل می دهند؟ رهیافتی را که در پیش خواهیم گرفت، استفاده از گروه تقارنی این ساختارهای هندسی و ایجاد تابع موج در نمایش های کاهش ناپذیر مربوطه است. با استفاده از این روش، مجموعه ی کامل ویژه توابع در چاه مثلث منتظم به دست می آید. اما با اعمال آن روی چاه پتانسیل شش ضلعی منتظم می بینیم که توابع موجی که در نمایش های کاهش ناپذیر گروه تقارنی قرار می گیرند در صورتی که شرط مرزی دیریشله را ارضا کنند، در دیگر نواحی چاه نیز صفر خواهند بود. با دنبال کردن قضیه ای ریاضی نشان داده می شود که پاسخ معادله شرودینگر به صورت برهم نهی از امواج تخت تنها در چاه های پتانسیل مستطیل، مربع، مثلث های منتظم، قائم الزاویه 45 درجه و قائم الزاویه 60 درجه امکان پذیر است. مجموعه ی پاسخ ها را در دو دسته ی حل های اولیه و برآمده نام گذاری می کنیم بر این مبنا که آیا حل های یک چندضلعی از حل های چندضلعی دیگری که آن را فرش می کند به دست می آید یا خیر. این قضیه را به این صورت تعبیر می کنیم که تنها این دسته از چندضلعی ها هستند که حل اولیه دارند و پاسخ های آن ها مجموعه ی کامل می سازند. اما به کمک چند قضیه نشان خواهیم داد که چاه شش ضلعی منتظم پاسخ مستقلی از خود با شرط مرزی دیریشله ندارد و تنها پاسخ های آن پاسخ های چاه پتانسیل مثلث منتظم با سه شرط مرزی دیریشله است که این ها مجموعه ی کاملی نمی سازند. همچنین روش های تقریبی که برای حل چاه پتانسیل شش ضلعی منتظم به کار رفته است را مورد نقد و یررسی قرار می دهیم. ابتدا روش های عددی را بحث میکنیم و این مسئله را بررسی می کنیم که آیا در این روش هر دو شرط پاسخ معادله هلمهولتز بودن و ارضای شرط مرزی دیریشله رعایت شده است یا خیر. در ادامه روش دیگری که سعی در به دست آوردن ویژه توابع به روش تحلیلی دارد را نیز نقد می کنیم. در این روش با استفاده از بازمقیاس شعاعی پاسخ های ذره ی محصور در دیسک دایروی، معادله شرودینگر برای ذره ی محصور در بیلیارد به شکل دلخواه حل شده است. نشان خواهیم داد که پاسخ هایی به دست آمده به این روش با اینکه شرط مرزی را ارضا میکنند اما پاسخ معادله ی هلمهولتز نیستند. مسئله ی دیگری که در نظر خواهیم گرفت آرایه ای از شش ضلعی های منتظم است که معادله شرودینگر با شرط مرزی دوره ای را در آن حل خواهیم کرد. در حالت خاص این شرط مرزی می تواند شرط مرزی دیریشله یا نویمن باشد. ویژه توابع در 4 نمایش کاهش ناپذیر یک بعدی و 2 نمایش کاهش ناپذیر دو بعدی گروه تقارنی را می یابیم و نشان می دهیم که پاسخ های با شرط مرزی دیریشله، همان پاسخ های بر آمده ی مربوط به مثلث منتظم هستند. کلمات کلیدی: معادله شرودینگر، چند ضلعی منتظم، چاه پتانسیل، گروه تقارنی، نمایش کاهش ناپذیر، شش ضلعی منتظم، شرط مرزی دیریشله، حل اولیه، حل برآمده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی