Matris Oluşturmak
Önceki yazılarımızda, öz enerjiyi, bir veya daha fazla uçla birleştiğinde bir iletkendeki elektron durumlarındaki değişiklikleri tanımlayan Hamiltoniyene ek bir karmaşık terim olarak ele aldık. İletken içinde elektron dalgalarının tutarlı olduğunu, yani iletkenin uzunluk ölçeği üzerinde fazda olduklarını varsaydık.
Ancak bu, yalnızca elektronlar birbirleriyle veya iletken kafesin fononlarıyla etkileşime girmezse doğrudur. Etkileşimler, bir uçtan diğerine iletimi elde etmek için dahil edilmesi gereken iletkenin kendisinde ek faz kırılmasına neden olur.
Farklı işlemler için faz kesmeyi dahil etmenin bir yolu gösterildi. Yöntemin ana başarısı, Green'in GR ve GA fonksiyonlarını denge durumu olmayan bir sistemin Green fonksiyonlarıyla ilişkilendirmekti. Önce kendi enerjilerinin Σ iletken içindeki akım akışı üzerindeki etkisini ele alalım. Gecikmeli fonksiyonun matris tanımını yerel bir temsile yeniden yazarsak, matris çarpımlarını uzaydaki integrallerle değiştirmemiz gerekir.
Sağdaki kaynak terim, r noktasındaki birim uyarımı temsil eder. Bu terimi atlarsak, öz enerji terimini içeren bir Schrödinger denklemine ulaşırız.
Bu durumda kendi kendine enerji terimi, Hamiltonyen'de ek bir enerji bileşeni olarak ortaya çıkar. Daha önce, Green'in iletkenin GR işlevi aracılığıyla kendi enerjisini iletim olasılıklarıyla ilişkilendirerek, yalnızca sonsuz uçların iletkenlik özellikleri üzerindeki etkisini değerlendirdik.
Daha genel bir tablo içinde, kendi enerjilerini bir potansiyel olarak düşünebiliriz; bu, yalnızca iletkenleri değil, aynı zamanda iletkenin kendi içindeki faz değiştirme süreçlerini de ifade eder. İletkendeki akımların kaynaklarını ve yutaklarını düşünürsek, böyle bir görüşün haklı olmasının nedeni görülebilir.
Burada gelişmiş self enerjisinin retarded olanın eşleniği olduğu gerçeğini kullandık ve ikinci integralde değişkenleri değiştirdik. r üzerinden integral alarak ve bir kontağın iΓ = ΣA − ΣR ile tanımlandığını hatırlayarak, akım yutakları için elde ederiz.
İletkenin kendi enerjilerinin sıfır olmadığı her noktasında, elektron dalgalarının tutarlı yayılımı bu noktada sona erdiğinden veya başka bir tutarlı yörünge başladığından, ya bir akım kaynağıyla ya da bir yutakla karşılaşırız. Temel olarak, bu noktada elektronların faz uzayındaki bir durumundan diğerine geçişini ele alıyoruz.
Temasın fiziksel özellikleri, onu açıklayan öz enerjinin tam biçimi gibi, dikkate alınan etkileşimlere bağlıdır. Dengesiz Green fonksiyonlarının biçimciliğinde, bir sistemin bu özelliği, Σ ile sembolize edilen iki yeni değişken tarafından dahil edilir.
Bu işlevlerin tanımı ve adı konusunda bazı farklılıklar vardır. Geleneksel olarak bunlara ΣR ve ΣA, "öz enerjiler" denir, örn. orijinal Keldysh yayınlarında, gazetelerde.
Datta'nın çalışmasında ve bazı daha yeni yayınlarda "saçılma fonksiyonları" olarak anılırlar. Bu kitap boyunca geleneksel notasyonun yanı sıra öz-enerji adını da koruyacağız. Daha önce olduğu gibi, öz enerjiler Σ> ve Σ(E) ve Σ<(E), ΣR(E) ve ΣA(E)'ye eşit değildir. İkincisi, yalnızca belirli bir enerjide elektron durumlarının varlığını tanımlarken, ilki ayrıca bu durumların işgal edilip edilmediğini de tanımlar.
Fark, örneğin, kurşun içindeki değişen Hartree potansiyeline bağlı olarak farklı bir kimyasal potansiyele μ sahip olabilecek, ancak bunun dışında termal dengede olduğu düşünülen bir kurşun için gösterilebilir. Bu durumda “sigma küçüktür” ve “sigma büyüktür” aşağıdaki bağıntılara uyar.
R Matris oluşturma
Matris tablo oluşturma
Excelde matris oluşturma
Matris oluşturma java.
Matlab boş matris oluşturma
Matris hesaplama
Excelde matris çarpımı
Matlab matris Oluşturma
Elektron-elektron etkileşimlerinden kaynaklanan kendi kendine enerji
Bir pertürbasyon genişlemesinin en düşük mertebesinde, açıklanan yaklaşımda, elektron elektron etkileşimlerinden kaynaklanan temas sıfırdır. Bu nedenle, yalnızca en düşük mertebeden genişlemelerle ilgileneceğimiz için, denge dışı süreçlerin tanımında elektron elektron süreçlerini güvenle ihmal edebiliriz.
Elektron-fonon etkileşimlerinden kaynaklanan kendi kendine enerji
Aynısı elektron-fonon etkileşimleri için geçerli değildir. Fiziksel olarak, süreç oldukça açıktır: bir elektron, yörüngesi boyunca bir fononu uyarır; enerji kaybeder ve yoluna farklı bir yörüngede devam eder.
Süreçleri açıklayan biçimcilik, yalnızca fonon uyarımından kaynaklanan enerji kaybını değil, aynı zamanda enerji fononlardan yayılan elektronlara geri aktarılırsa potansiyel kazancı da hesaba katmalıdır. Bu durumda ve yerel bir temsilde öz-enerjiler açıklanmaktadır.
D fonksiyonları, fonon adsorpsiyon ve emisyon işlemlerinin korelasyonunu ve enerji spektrumunu tanımlar. ω 0 bir fononun adsorpsiyonuna karşılık gelir. Burada, bir sonraki bölümde geciktirilmiş ve gelişmiş Green fonksiyonları cinsinden tanımlanacak olan, dengesiz Green fonksiyonları G'yi de tanıttık.
Bu denklemlerden herhangi birini, yayılan bir elektrondan bir fonon tarafından enerjinin adsorpsiyonu veya fonon enerjisinin emisyonu ve bir fonon uyarımının sona ermesi gibi belirli bir sürece bağlamak kolay değildir. Bu belirsizliğin nihai nedeni, korelasyonların yapısıdır: zaman içinde belirli bir düzene ve buna karşılık gelen benzersiz bir enerji aktarımına sahip olabilecek süreçler, tersine çevrilmiş zaman evrimi boyunca düşünülürse zıt özelliklere sahip olabilir.
Korelasyonlar için her iki yola da izin verilir: bu nedenle, kesin bir olay sırası artık korelasyonlarla tanımlanmaz. Her iki durumda da Green'in işlevleri, sistemin bu sürece verdiği yanıtı yansıtır. Fonon korelasyon fonksiyonunu tanımlayan integral denklemlerdeki D'nin açık biçimine bakarsak, bu belirsizlik özellikle netleşir.
Bu ilişkide Uq, elektronlar ile q dalga vektörünün bir fonon modu arasındaki etkileşim potansiyelidir, delta fonksiyonları enerji korunumunu tanımlar ve fonon dağılım fonksiyonu Nq, Bose-Einstein dağılım fonksiyonudur.
D'nin fonksiyonel formu, fonon korelasyon fonksiyonu tarafından aynı anda açıklanan iki ayrı süreci hesaba kattığını ima eder. Belirli bir fonon modunu düşünürsek, öz enerji Σ< olacaktır.
Burada, ilk satır bir fononun enerji (E − ωq) ile (elektronları yayma sisteminin bir parçası olan ve bu nedenle G<'de kodlanmış) bir elektron tarafından adsorpsiyonunu tanımlarken, ikincisi bir fononun bir fonon tarafından emisyonunu verir.
Her iki süreç de Eq = ωq ile fonon sayısına katkıda bulunur; bu nedenle her iki süreç de öz enerjiye dahil edilmelidir. Esasen bir muhasebe probleminden kaynaklanan bu özellik ve formülasyonlardaki muğlaklık, esnek olmayan süreçler nedeniyle öz enerjilerin anlaşılmasını veya görselleştirilmesini oldukça zorlaştırır.
Tedarik Özellikleri
Su teknik parametrelerinin ölçülmesi
Hidroelektrik için kullanım seçenekleri, yalnızca ölçülen değerler temelinde güvenilir bir şekilde tahmin edilebilir. Bu nedenle, yağış, akış veya akışın ölçülmesi büyük önem taşımaktadır. Bireysel teknikler aşağıda kısaca açıklanacaktır.
Yağış ölçümü. Şu anda, yaygın yağış ölçüm cihazları, su dengesinin çizildiği küçük havza alanlarını temsil etmektedir. Bunlar, yağmur ölçer (pluviyometre) veya kayıt yağmur ölçer (pluviyograf) olarak tasarlanmış nispeten basit toplama havuzlarıdır.
Bir yağmur ölçerin en basit standart modeli, belirli bir zaman diliminde yakalanan yağış miktarını ölçer. Bu, seviyedeki her artışın belirli bir yağış yüksekliğine eşit olduğu silindirik bir ölçme kabı tarafından yapılır.
Plüviograflar retansiyonu sürekli olarak kaydeder. Bu, örneğin toplama havuzunun içindeki bir şamandıra ile veya bu teknenin kalıcı olarak tartılmasıyla yapılabilir.
Katı çökelti birikintisinden (örneğin kar yağışı), belirli bir hacme sahip dikey bir sütun, kar çekirdeği silindiri adı verilen bir alet kullanılarak düşen kar örtüsünden çekilir. Bu kar miktarı erir ve daha sonra yağış seviyesi olarak ifade edilir.
Akış Ölçümü
Akan suların akışını ölçmek için şu anda temelde üç farklı yöntem uygulanmaktadır.
– Akış hızının ölçülmesi. Akış hızı, akışın enine kesiti boyunca akış hızının integrali olarak tanımlanır. Bu kesit biliniyorsa, akım tarafından tahrik edilen yatay düzenlenmiş bir pervane akış hızını ölçer. Ölçülen değerler içinden geçen akışın hesaplanmasına izin verir. Aynı amaçla manyetik indüksiyon göstergeleri veya akustik Doppler de kullanılabilir. Bu, farklı akış seviyelerinde yapılırsa, konuma özgü su seviyesi-debi oranı da elde edilebilir.
– Su seviyesinin ölçülmesi. Su seviyesi ile akış arasındaki ilişki (ör. ölçümler, hidrolik hesaplamalar veya örnek deneyler) mevcutsa, su seviyesinin çıta, yüzer veya diğer seviye göstergeleri ile ölçülmesi yeterlidir. İlgili akış daha sonra akış eğrisinden elde edilebilir. Basitliği nedeniyle, su seviyesini ölçmeye yönelik bu yöntem, seviye verilerinin ve uzun yıllar boyunca akışların otomatik olarak kaydedilmesi için en uygundur.
− İzleyici konsantrasyonunun ölçülmesi. Bu yöntem için nehrin yukarısına tuzlar veya boyalar eklenir. Akış yönünde, eklenen maddelerin ilgili konsantrasyonu ölçülür. Tuzların veya boyanın konsantrasyonunun akarsu veya nehrin tüm kesiti boyunca hemen hemen sabit kaldığını ve akışın durağan olduğunu varsayarsak, akış bir tuz veya boya dengesi temelinde hesaplanabilir.
Akış ölçümü. Boru hatlarındaki akışın ölçülmesi esas olarak yerleşik bir gösterge ile yapılır. Yöntem normalde akan suların akışını ölçmeye kıyasla çok daha basittir.
Aşağıdaki yöntemler kullanılır:
− Bir enine kesit değişikliğinden önceki ve sonraki basınç farkı,
basınç boru hattı, teknik olanaklar sayesinde nispeten kolay bir şekilde ölçülebilir. Akış hızındaki bir değişiklikle doğrudan ilişkilidir. Borunun çapı biliniyorsa, akış hesaplanabilir (Venturi borusu).
– Hareket eden bir cismin akış direnci de nispeten kolay bir şekilde ölçülebilir. Bir gövde, örn. su, statik ağırlık ile statik ve dinamik kaldırma kuvveti toplamı arasında bir denge kuracaktır. Böylece, cismin ağırlığı biliniyorsa, içinden geçen akış tanımlanabilir. Bu ölçüm yöntemi boru hattında hidrolik kayıplara neden olduğundan günümüzde pek uygulanmamaktadır.
− Bir elektrik iletkenini manyetik alanın güç hatlarına dikey olarak hareket ettirirken, iletkende ölçülebilen bir voltaj indüklenir. Voltajdaki bu değişiklik, elektrik iletkeninin hareketi ile orantılıdır. Sudaki iyonlar bu tür iletkenler olarak işlev görür. Boru çapı ve manyetik endüktif olarak biliniyorsa, akış ölçülen gerilim temelinde hesaplanır.
− Bir boru hattından geçen akış, ultrason kullanılarak akış yönüyle birlikte veya akış yönüne karşı da ölçülebilir. Bunun nedeni, boru hattına göre suyun değişen ses hızlarıdır.
− Bir boru hattının içinden geçen akış ayrıca, bir boru hattına sıkıca monte edilmiş Hidrometrik kanatlarla, mekanik bir bağlantı vb.
Akış ölçümü nedir
Fark basınç ile akış ölçümü
Fark basınç transmitteri ile debi ölçümü
Anemometre ile debi ölçümü
VEGA ultrasonik seviye ölçüm
Hava Hızı ölçüm cihazı
VEGA seviye sensörü
Tank seviye ölçümü
Yağış dağılımı ve Varyasyonları
Yağışı ölçmek için kullanılan aletler (pluviyometre gibi) yüzyıllardır dünya çapında kullanılmaktadır. Ölçülen değerler, yıllık yağışın hesaplanmasına hizmet eder. Yıllık yağışın uzun yıllar boyunca ortalaması alınırsa, benzer yağış alanları belirlenebilir. Bu değerleri dünya ölçeğinde gösterir.
Bu haritaya göre, yüksek yağış alan bölgeler öncelikle ekvatora yakın yerlerde bulunuyor. Öte yandan, yeryüzünde var olan çöller, çok az yağış alan bölgeler olarak ün salmıştır. Ortalama yıllık yağışın bu tür haritaları, dünya ölçeğinde verilen tutarlılıklar hakkında yalnızca ilk kaba tahmini sağlayabilir.
Verilen bağımlılıkları daha detaylı analiz etmek için Almanya için örnek olarak yağış dağılımını gösterir. Burada, yıllık yağış esas olarak orografiden ve iklimin doğuya doğru artan karasallığından etkilenir. Yağış burada Ren Vadisi’nin kuzey kesiminde yaklaşık 500 mm ile Alplerin kenarında 2.500 mm arasında değişir. Alçak sıradağlarda çok yağışlı alanlar da vardır.
Gösterilen uzun yıllar boyunca yağış seviyelerinin ortalama değerleri, bir yıl boyunca büyük farklılıklara tabi olabilir. Bu, 1961 ve 1995 yılları arasında dört farklı bölgedeki yıllık yağış seviyelerinin gösterildiğini ortaya koymaktadır. 35 yıl boyunca bu dönemdeki yıllık yağış seviyeleri, ilgili ortalamaya göre, örneğin Münih’te +/- %25 ve Hannover’de +/- %50 arasında dalgalanmıştır.
Yağış seviyeleri sadece farklı yıllar arasında değişiklik göstermez, aynı zamanda bir yıl içinde önemli dalgalanmalar da gözlemlenebilir. Bu nedenle Helgoland/Almanya, Abidjan/Fildişi Sahili, Belém/Brezilya, Béchar/Cezayir ve Kuala Lumpur/Malezya için aylık ortalama yağış seviyelerini gösterir.
İlk olarak, yıllık döngülerin çok farklı bir yağış seviyesinde olduğu ortaya çıkıyor. Bu, örn. Çölde Béchar ve tropik bölgelerde Belém. İkinci olarak, arsa açıkça farklı yıllık döngüleri gösterir.
Mevsimlerden etkilenirler; Örneğin. Abidjan, yıllık döngü içindeki önemli zirveden sorumlu olan Mayıs/Haziran/Temmuz aylarındaki bir yağmur mevsimi ile karakterize edilir. Aynısı diğer siteler için de geçerli ama orada çok daha az telaffuz ediliyor.