Resolução Numérica da Equação de Schrödinger usando o Método da Colocação Ortogonal

Autores

  • Fran Sérgio Lobato Universidade Federal de Uberlândia
  • William Júnio Lima
  • Gustavo Barbosa Libotte

Palavras-chave:

Equação de Schrödinger, Colocação Ortogonal, Potencial de Pöschi-Teller, Método Numérico

Resumo

O estudo da equação de Schrödinger configura-se como uma das relações de grande interesse na ciência devido as inúmeras aplicações que podem ser desenvolvidas, dentre as quais pode-se citar estudos de caso na física do estado sólido e molecular, nuclear, partículas e estruturas. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo propor uma metodologia para a resolução numérica da equação de Schrödinger usando o Método da Colocação Ortogonal. Esta abordagem consiste em reescrever o modelo original parcial diferencial em um equivalente constituído por um sistema diferencial ordinário. Para validar a metodologia proposta, dois estudos de caso puramente matemáticos e um físico com o potencial de Pöschi-Teller, são resolvidos. Os resultados obtidos demonstram que a abordagem proposta configura-se uma boa alternativa para a resolução desta classe de problemas.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Referências

FOCK, V. Fundamentals of Quantum Mechanics, Mir Publishers, Moscow, 1978.

GREINER, W. Relativistic Quantum Mechanics, Berlin: Springer, 1990.

GRIFFITHS, D. J.; SCHROETER, D. F. Introduction to Quantum Mechanics. Cambridge University Press. Third Edition, 508 pages, 2018.

MAKOWSKI, A. J.; DEMBINSKI, S. T. Exactly Solvable Models with Time Dependent Boundary Conditions, Physics Letters A, 154(5-6), 217-220, 1991.

ORSZAG, S. Comparison of Pseudospectral and Spectral Approximation, Studies in Applied Mathematics, 51(3), 253-259, 1972.

MARSTON, C.; BALINT-KURTI, G. The Fourier Grid Hamiltonian Method for Bound State Eigenvalues and Eigenfunctions, The Journal of Chemical Physics, 91(6), 3571-3576, 1989.

ROBINSON, M.; FAIRWEATHER, G. Orthogonal Spline Collocation Methods for Schrodinger Type Equation in One Space Variable, Numerisch Mathematik, 68(3), 355-376, 1994.

ARONSTEIN, D.; STROUD, C.. General Series Solution for Finite Square-Well Energy Levels for use in Wave-Packet Studies, American Journal of Physics, 68(10), 943-949, 2000.

MONOVASILIS, T.; KALOGIRATOU, Z. Exponential-Fitting Symplectic Methods for the Numerical Integration of the Schrödinger Equation. Computational Methods In Sciences And Engineering, 37(3), 446-450, 2003.

STRIKWERDA, J. Finite Difference Schemes and Partial Differential Equations, Second Edition, Philadelphia, SIAM, 2004.

PEREIRA, L. C.; FERREIRA, J. V. B.; NASCIMENTO, V. A. Soluções Variacionais e Numéricas da Equação de Schrödinger 1D Submetida ao Potencial de Pöschl-Teller. Revista Principia, 48, 156-168, 2004.

JACKIEWICZ, Z.; ZUBIK-KOWAL, B. Spectral Collocation and Waveform Relaxation Methods for Nonlinear Delay Partial Differential Equation, Applied Numerical Mathematics, 56(3-4), 433-443, 2006.

SANDVIK, A. Numerical Solutions of the Schrödinger Equation, Department of Physics, Boston University, 2013.

ENGLAND, R.; SAVARI, M. On the Pseudo-Spectral Method of Solving Linear Ordinary Differential Equations, Journal of Mathematics and Statistics, 5(2), 136-140, 2009.

KHAN, A.; AHSAN, M.; BONYAH, E.; JAN, R.; NISAR, M.; ABDEL-ATY, A.-H.; YAHIA, I. S. Numerical Solution of Schrödinger Equation by Crank–Nicolson Method, Mathematical Problems in Engineering, 11 pages, 2022.

MODANLI, M.; BAJJAH, B.; KUSULAY, S. Two Numerical Methods for Solving the Schrödinger Parabolic and Pseudoparabolic Partial Differential Equations, Advances in Mathematical Physics, 2022, 10 pages, 2022.

VILLADSEN, J.; MICHELSEN, M. L. Solution of Differential Equation Models by Polynomial Approximation, 1978.

LARANJEIRA, P.; PINTO, J.C. Metodos Numéricos em Problemas de Engenharia Química, Editora EPapers, 316, ISBN 85-87922-11-4, 1a ed, 2001.

Downloads

Publicado

2023-01-31

Como Citar

Lobato, F. S., Lima, W. J., & Libotte, G. B. (2023). Resolução Numérica da Equação de Schrödinger usando o Método da Colocação Ortogonal. Revista Interdisciplinar De Pesquisa Em Engenharia, 8(2), 62–70. Recuperado de https://periodicos.unb.br/index.php/ripe/article/view/46839