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Transformación de Fourier en un ferromagneto semi-infinito

Tengo una pregunta (¿simple?) sobre las transformadas de Fourier.

Consideremos un hamiltoniano 1D de la forma \begin{equation} H = -JS\sum_{j = 1}^{N-1}a_{j+1}^\dagger a_j + a_j^\dagger a_{j+1} - a^\dagger_{j+1}a_{j+1} - a^\dagger_j a_j \end{equation} donde $J$ es un acoplamiento entre dos vecinos más cercanos, y $S$ es la proyección de espín a lo largo de algún eje z, es decir, una cadena ferromagnética estándar con $N$ sitios de la red y espaciamiento de la red $d$ .

Para diagonalizar esto se introducen típicamente los operadores de creación/anilación transformados de Fourier \begin{equation} a_j = \frac{1}{\sqrt{N}} \sum_k e^{ik jd}a_{k}. \end{equation} Esto está bien siempre que asumamos condiciones de contorno periódicas tales que $a_{j+N}=a_{j}$ .

Consideremos ahora el caso en el que dejamos que $N\rightarrow \infty$ . En este caso, ya no tiene sentido utilizar condiciones de contorno periódicas. ¿Cómo definimos entonces una transformada de Fourier para diagonalizar un problema de este tipo?

¿Es tan sencillo como escribir \begin{equation} a_j = \int dk e^{ikjd}a_{k} \end{equation} ?

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A.A.R. Puntos 16

"Consideremos ahora el caso en el que dejamos que N→∞. En este caso, ya no tiene sentido utilizar condiciones de contorno periódicas".

¿Por qué no tiene sentido? Me refiero a que, desde un punto de vista físico, al tomar esto sólo supones que el número de sitios de la red es bastante grande, es decir, tomas el límite del continuo (el infinito matemático no es aceptable y digamos que es poco práctico para la física). Entonces, ¿por qué no puedes imponer las mismas condiciones de contorno para resolver tu problema para N grande?

Y la transformación de Fourier se convierte exactamente en lo que has escrito.

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