Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Favarato, Cássio Cecato
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/11352
Resumo: It is common during undergraduate courses to study the phenomenon of diffraction of electromagnetic waves by single and double slit systems via scalar diffraction theory and the Kirchoff integral. Alternatively to this, in this thesis, we analyzed the electron diffraction and interference patterns, via Feynman path integrals. For this, we start from the conceptual model, as originally proposed by RPFeynman in Quantum Mechanics and Path Integrals but which, over time, has been treated more rigorously by other authors, and with greater sophistication and clarity by M.Beau in Feynman path integral approach to electron diffraction for one and two slits: analytical results. At first, we preserve all the analysis given by this author to the problem, with some notes about probable misconceptions and construct the free propagators and wave functions for each stage of the movement for the different systems studied. H. Yabuki, in Feynman Path Integrals in the Young Double-Slit Experiment, makes it clear that in the employed representation, despite being able to extract information about the most diverse possible trajectories, the probabilistic weight of events as loops are relatively negligible, validating the superposition principle as the sum of the emerging wave functions of each slot region. From this we obtain the expression that takes the electronic distributions on the screen. By means of the variation of parameters, such as the geometric and Fresnel number contained in it, the different regimes of the optics appear: Fraunhouffer, Intermediate and Fresnel. Therefore, it was realized that these regimes could be recovered through special conditions conferred the asymptotic forms of Fresnel functions. We extend these arguments to the expression that leads to the electronic distribution with Aharonov-Bohm (AB) phase effect. Throughout a succession of approximations, we reached an expression with physical meaning and the existence of other mathematical expressions that carried divergences in their domains, corroborating the inexistence of an analogous expression to that typical of the regime of Fraunhoffer with mixed phase, that manifests the asymmetries AB. Finally, we demonstrate the emergence of the Berry phase and its relation to the AB phase.
id UFES_e82d90c622df4107e3bc61c26d823d4d
oai_identifier_str oai:repositorio.ufes.br:10/11352
network_acronym_str UFES
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
repository_id_str 2108
spelling Lima, Denise AssafrãoGonçalves, Sérgio Vitorino de BorbaFavarato, Cássio CecatoMota, Vinícius CândidoAlvarenga, Flávio GimenesScopel, Wanderlã LuisRojas Leyva, Moises Porfirio2019-07-18T02:11:41Z2019-07-172019-07-18T02:11:41Z2019-05-30It is common during undergraduate courses to study the phenomenon of diffraction of electromagnetic waves by single and double slit systems via scalar diffraction theory and the Kirchoff integral. Alternatively to this, in this thesis, we analyzed the electron diffraction and interference patterns, via Feynman path integrals. For this, we start from the conceptual model, as originally proposed by RPFeynman in Quantum Mechanics and Path Integrals but which, over time, has been treated more rigorously by other authors, and with greater sophistication and clarity by M.Beau in Feynman path integral approach to electron diffraction for one and two slits: analytical results. At first, we preserve all the analysis given by this author to the problem, with some notes about probable misconceptions and construct the free propagators and wave functions for each stage of the movement for the different systems studied. H. Yabuki, in Feynman Path Integrals in the Young Double-Slit Experiment, makes it clear that in the employed representation, despite being able to extract information about the most diverse possible trajectories, the probabilistic weight of events as loops are relatively negligible, validating the superposition principle as the sum of the emerging wave functions of each slot region. From this we obtain the expression that takes the electronic distributions on the screen. By means of the variation of parameters, such as the geometric and Fresnel number contained in it, the different regimes of the optics appear: Fraunhouffer, Intermediate and Fresnel. Therefore, it was realized that these regimes could be recovered through special conditions conferred the asymptotic forms of Fresnel functions. We extend these arguments to the expression that leads to the electronic distribution with Aharonov-Bohm (AB) phase effect. Throughout a succession of approximations, we reached an expression with physical meaning and the existence of other mathematical expressions that carried divergences in their domains, corroborating the inexistence of an analogous expression to that typical of the regime of Fraunhoffer with mixed phase, that manifests the asymmetries AB. Finally, we demonstrate the emergence of the Berry phase and its relation to the AB phase.É comum, durante os cursos de graduação, estudarmos o fenômeno da difração de ondas eletromagnéticas por sistemas de fendas simples e dupla via teoria escalar da difração e a integral de Kirchoff. Alternativamente a isto, nessa tese, analisamos os padrões de difração e interferência de elétrons, via integrais de caminho de Feynman. Para isto, partimos do modelo conceitual, como originalmente proposto por R.P.Feynman em Quantum Mechanics and Path Integrals mas que, ao longo dos tempos, foi tratado com mais rigor por outros autores, e com maior sofisticação e clareza por M.Beau em Feynman path integral approach to electron diffraction for one and two slits: analytical results. Num primeiro momento, preservamos toda a análise concedida por este autor ao problema, com alguns apontamentos sobre prováveis equívocos e construimos os propagadores livres e as funções de onda para cada etapa do movimento para os diferentes sistemas estudados. H.Yabuki, em Feynman Path Integrals in the Young Double-Slit Experiment, deixa claro que na representação empregada, apesar de ser capaz de extrair informações sobre os mais diversos tipos de trajetórias possíveis, o peso probabilístico de eventos como laços são relativamente desprezíveis, validando o princípio da superposição como a soma das funções de onda emergentes de cada região de fenda. Disso obtém-se a expressão que leva as distribuições eletrônicas sobre a tela. Por meio da variação de parâmetros, como o geométrico e de número de Fresnel contidas nela, surgem os diferentes regimes da óptica: Fraunhouffer, Intermediário e Fresnel. Logo, percebeu-se que esses regimes poderiam ser recuperados mediante condições especiais conferidas as formas assintóticas das funções de Fresnel. Estendemos esses argumentos a expressão que leva a distribuição eletrônica com efeito de fase Aharonov-Bohm (AB). Ao longo de uma sucessão de aproximações, alcançamos uma expressão com significado físico e a existência de outras expressões matemáticas que carregavam divergências em seus domínios, corroborando a inexistência de uma expressão análoga àquela típica do regime de Fraunhoffer com fase mista, que manifeste as assimetrias AB. Por fim, demonstramos o surgimento da fase de Berry e sua relação com a fase AB.TextFAVARATO, Cássio Cecato. Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica. 2019. 138 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Exatas, Vitória, 2019.http://repositorio.ufes.br/handle/10/11352porUniversidade Federal do Espírito SantoDoutorado em FísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFESBRCentro de Ciências ExatasDiffractionFeynman path integralsFresnel functionsAharonov-Bohm effectAsymptotic behaviorBerry phaseDifraçãoIntegrais de caminho de FeynmanFase de BerryFunções de FresnelEfeito Aharonov-BohmComportamento assintóticoFísica53Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALtese final Cássio Cecato Favarato-merged.pdfapplication/pdf18634673http://repositorio.ufes.br/bitstreams/2f65bf1e-489f-4f6c-b52d-94177435ed51/download517d12adf8c16473622c1904b111cedaMD5110/113522024-06-28 18:06:29.094oai:repositorio.ufes.br:10/11352http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-06-28T18:06:29Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
dc.title.none.fl_str_mv Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica.
title Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica.
spellingShingle Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica.
Favarato, Cássio Cecato
Diffraction
Feynman path integrals
Fresnel functions
Aharonov-Bohm effect
Asymptotic behavior
Berry phase
Difração
Integrais de caminho de Feynman
Fase de Berry
Funções de Fresnel
Efeito Aharonov-Bohm
Comportamento assintótico
Física
53
title_short Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica.
title_full Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica.
title_fullStr Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica.
title_full_unstemmed Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica.
title_sort Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica.
author Favarato, Cássio Cecato
author_facet Favarato, Cássio Cecato
author_role author
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Lima, Denise Assafrão
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Gonçalves, Sérgio Vitorino de Borba
dc.contributor.author.fl_str_mv Favarato, Cássio Cecato
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Mota, Vinícius Cândido
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Alvarenga, Flávio Gimenes
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Scopel, Wanderlã Luis
dc.contributor.referee4.fl_str_mv Rojas Leyva, Moises Porfirio
contributor_str_mv Lima, Denise Assafrão
Gonçalves, Sérgio Vitorino de Borba
Mota, Vinícius Cândido
Alvarenga, Flávio Gimenes
Scopel, Wanderlã Luis
Rojas Leyva, Moises Porfirio
dc.subject.eng.fl_str_mv Diffraction
Feynman path integrals
Fresnel functions
Aharonov-Bohm effect
Asymptotic behavior
Berry phase
topic Diffraction
Feynman path integrals
Fresnel functions
Aharonov-Bohm effect
Asymptotic behavior
Berry phase
Difração
Integrais de caminho de Feynman
Fase de Berry
Funções de Fresnel
Efeito Aharonov-Bohm
Comportamento assintótico
Física
53
dc.subject.por.fl_str_mv Difração
Integrais de caminho de Feynman
Fase de Berry
Funções de Fresnel
Efeito Aharonov-Bohm
Comportamento assintótico
dc.subject.cnpq.fl_str_mv Física
dc.subject.udc.none.fl_str_mv 53
description It is common during undergraduate courses to study the phenomenon of diffraction of electromagnetic waves by single and double slit systems via scalar diffraction theory and the Kirchoff integral. Alternatively to this, in this thesis, we analyzed the electron diffraction and interference patterns, via Feynman path integrals. For this, we start from the conceptual model, as originally proposed by RPFeynman in Quantum Mechanics and Path Integrals but which, over time, has been treated more rigorously by other authors, and with greater sophistication and clarity by M.Beau in Feynman path integral approach to electron diffraction for one and two slits: analytical results. At first, we preserve all the analysis given by this author to the problem, with some notes about probable misconceptions and construct the free propagators and wave functions for each stage of the movement for the different systems studied. H. Yabuki, in Feynman Path Integrals in the Young Double-Slit Experiment, makes it clear that in the employed representation, despite being able to extract information about the most diverse possible trajectories, the probabilistic weight of events as loops are relatively negligible, validating the superposition principle as the sum of the emerging wave functions of each slot region. From this we obtain the expression that takes the electronic distributions on the screen. By means of the variation of parameters, such as the geometric and Fresnel number contained in it, the different regimes of the optics appear: Fraunhouffer, Intermediate and Fresnel. Therefore, it was realized that these regimes could be recovered through special conditions conferred the asymptotic forms of Fresnel functions. We extend these arguments to the expression that leads to the electronic distribution with Aharonov-Bohm (AB) phase effect. Throughout a succession of approximations, we reached an expression with physical meaning and the existence of other mathematical expressions that carried divergences in their domains, corroborating the inexistence of an analogous expression to that typical of the regime of Fraunhoffer with mixed phase, that manifests the asymmetries AB. Finally, we demonstrate the emergence of the Berry phase and its relation to the AB phase.
publishDate 2019
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2019-07-18T02:11:41Z
dc.date.available.fl_str_mv 2019-07-17
2019-07-18T02:11:41Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2019-05-30
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv FAVARATO, Cássio Cecato. Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica. 2019. 138 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Exatas, Vitória, 2019.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufes.br/handle/10/11352
identifier_str_mv FAVARATO, Cássio Cecato. Padrões de difração de elétrons com e sem efeito de fase Aharonov-Bohm e a divergência em sua forma assintótica. 2019. 138 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Exatas, Vitória, 2019.
url http://repositorio.ufes.br/handle/10/11352
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv Text
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
Doutorado em Física
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Física
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFES
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro de Ciências Exatas
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
Doutorado em Física
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron:UFES
instname_str Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron_str UFES
institution UFES
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufes.br/bitstreams/2f65bf1e-489f-4f6c-b52d-94177435ed51/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 517d12adf8c16473622c1904b111ceda
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1804309188874076160