氢原子电子云的三维空间可视化

氢原子电子云的几率密度分布是"大学物理"教学中的一个重要环节.由于涉及量子力学对微观粒子运动状态的几率诠释,学生在理解上通常存在一定困难.为了清晰和直观地演示氢原子电子云的几率密度,本文通过计算机三维重构给出了电子等     

氢原子电子云的蒙特卡罗模拟

根据量子力学原理,氢原子中电子的几率分布由电子的定态波函数可以唯一地确定.在大多数教科书中,通常是将电子沿径向和角度方向的几率分布分别进行讨论,因此很难给出电子在整个空间几率分布的一个完整图象.我们使用蒙特卡罗随机抽样的方法,通过计算机作图形象而逼真地绘制了氢原子中电子的几率分布图,即所谓的电子云.下面介绍所使用的方法.     

飞秒激光脉冲作用下氢原子径向和角向波包的产生与演化

采用劈裂-伪谱方法求解激光场中的含时薛定谔方程,探讨飞秒激光脉冲中氢原子波包的演化过程.研究了氢原子激发态的径向分布,角向分布、各态布居和电子云密度随时间的变化关系.在用共振激光脉冲控制氢原子波包演化的过程中径向分布、角向分布、各态布居和电子云密度随时间发生变化,但发现径向分布和角向分布在变化的过程中始终经过一些特殊点,并从理论上分析了存在这些特殊点的原因.     

氢原子波函数的经典极限分析

由电子绕原子核的经典轨道运动出发,对电子的椭圆轨道初始坐标参数求平均,得到空间密度分布。这分布与经典极限条件下氢原子中定态几率密度相同。类似的比较也推广到相空间进行。由这一比较得出结论:定态氢原子波函数不描述单个原子而描述一个系综。 关键词：     

居民出行分布中的电子云现象

研究发现，居民出行分布的概率密度曲线与氢原子基态电子在核外出现的概率密度曲线极为相似，运用量子力学中的电子云分布模型可以很好地解释居民出行分布特性，根据氢原子中电子的径向概率密度函数建立了模拟电子云居民出行分布模型.利用长春市和旧金山地区的抽样调查数据对模型进行了验证.在此基础上，进一步建立了实用模型，并结合实例给出了模型标定方法和过程.该模型可在城市规划和城市交通规划中定量描述居民出行分布状态. 关键词： 科学与社会 自组织系统 电子云 出行分布     

氢原子电子云的计算和可视化分析

介绍了氢原子中"电子云"的计算机基本作图方法,一种是蒙特卡罗法,另一种是逐点扫描法.利用MATLAB软件.从不同角度对氢原子各种状态下的电子云三维立体分布进行了可视化,使氢原子中电子概率密度的教学更加直观.     

基于蒙特卡罗模拟的三维氢原子电子云可视化

本文具体讨论了使用蒙特卡罗模拟对氢原子三维“电子云”进行可视化的方法.根据氢原子中电子的波函数,利用Mathematica软件和蒙特卡罗模拟方法,实现了不同能级的氢原子三维电子云的可视化,使人们对氢原子中电子的行为有更加直观的认识.同时本文也给出了基于蒙特卡罗方法的研究一般原子系统,包括有微扰系统的电子云图像的普适算法,可用于量子力学可视化课程资源的进一步开发.     

圆柱形人造原子的能级结构及电子几率密度分布

通过求解定态薛定格方程得到了园柱形人造原子的能级结构,进而求出了电子几率密度的分布。计算结果表明,电子被束缚在园柱内的条件与位阱深度Ｖ０及园柱的园柱的结构参数有关。当园柱的高ｈ＝４．００ｎｍ,半径α＝２．７５ｎｍ时,要求Ｖ０≥４．７４ｍｅＶ。在ｚ－轴方向上的电子几率密度分布是以ｈ／２为对称中心周期震荡,并且柱体内外的电子几率的大小是可比较的;而在ｘ－ｙ平面上的电子几率密度分布类似于氢原子,并且柱外     

微通道板二次电子倍增过程的三维数值模拟

在CST Particle Studio环境下建立了长径比为40的铅玻璃MCP的三维结构,将有限积分法与蒙特卡罗方法相结合,模拟了直流和高斯脉冲偏置下微通道内二次电子倍增过程,得到了通道轴向二次电子云密度的动态分布曲线。结果显示,二次电子云在通道轴向成高斯分布;在直流偏置下电子云在漂移过程中密度逐渐增大,分布逐渐变得集中,当电子云漂移至靠近输出电极位置时密度达到最大;在高斯偏置下,脉宽对电子倍增过程有决定性影响,当脉宽大于二次电子平均渡越时间时,倍增过程与直流偏置相似。     

原子的壳层填充次序与电离次序

关于过渡族元素壳层填充和电离次序,现行的某些原子物理书籍介绍得不够准确。本文在回顾轨道贯穿的物理实质之后,作简要讨论。 核外电子空间几率分布是电子真实运动的反映。有时也可以从某一方面来研究它的分布规律,如讨论它的径向几率分布。轨道贯穿效应实质是 S、P、d、f态电子径向几率分布不同而引起的能量效应。图1是氢原子的3d态与4.s态径向分布。其特点是每个曲线有(n-l)个峰,4s态有四个峰,3d态有一个峰。可以藉此图对多电子原子的贯穿效应给以形象说明。值得注意的是,多电子原子中各态电子由于几率分布的特点,电子间既有屏蔽共它电…     

氢原子中电子概率密度的可视化研究

针对量子物理中氢原子电子概率密度抽象、不易理解的特点,本文给出了氢原子中电子概率密度分布函数,包括径向分布和角向分布函数.利用Matlab强大的绘图功能对其分布规律进行可视化研究.结果表明,该方法直观形象地揭示了氢原子中电子概率分布情况,为物理教学提供了新手段.     

Photoionization microscopy of Rydberg hydrogen atom near a dielectric surface

Based on the semiclassical analysis of photoionization microscopy, we study the ionization of the Rydberg hydrogen atom near a dielectric surface. The radial electron probability density distributions on a given detector plane are calculated at different scaled energies and near different dielectric surfaces. We find due to the interference effect of different types of electron trajectories arriving at a given point on the detector plane, oscillatory structures appear in the electron probability density distributions. With the increase in the scaled energy, more types of electron ionization trajectories appear and the oscillatory structure in the electron probability density distributions becomes complex. Besides, the dielectric constant of the dielectric surface can also affect the electron probability density distributions. Since the photoionization microscopy interference pattern recorded on the detector plane reflects the distribution of the square modulus of the transverse component of the electronic wave function, with the recorded interference pattern, we can investigate the ionization dynamics of the Rydberg atom near surfaces clearly. This study provides some reference values for the future experiment research on the photoionization microscopy of the Rydberg atom near dielectric surfaces.     

用小角X射线散射法研究CH2Cl2,CHCl3和CCl4对磷脂酰胆碱液晶态结构的影响机理

本文采用小角X射线散射法分别研究CH₂Cl₂,CHCl₃和CCl₄对磷脂酰胆碱液晶态结构的影响机理,通过比较得知,CH₂Cl₂,CHCl₃和CCl₄对磷脂酰胆碱液晶态结构影响的不同之处,主要是它们空间旋转电子云密度分布不同所致,空间旋转电子云密度分布呈球状或椭球状的物质都有使磷脂酰胆碱液晶形成片层六角形的机理,呈圆锥状的物质有诱发磷 关键词：     

Oscillations of the magnetic polarization in a Kondo system at finite magnetic fields

The electronic properties of a Kondo impurity are investigated in a magnetic field using linear response theory. The distribution of electrical charge and magnetic polarization are calculated in real space. The (small) magnetic field does not change the charge distribution. However, it unmasks the Kondo cloud and generates a Kondo polarization. The weight of the d-electron components with their magnetic moment up and down is shifted and the compensating moments of the s-electron clouds don’t cancel any longer (a requirement for an experimental detection of the Kondo cloud). In addition to the polarization cloud (of the conduction electrons) an oscillating polarization component with a period of half the Fermi wave length is observed. This represents an internal electronic structure of the Kondo impurity.     

四苯基卟啉类化合物电子光谱和三阶非线性光学性质的理论研究

在B3LYP/6-31+G~*水平计算四个5,10,15,20-四苯基卟啉类化合物的电子光谱和三阶非线性光学性质.结果表明,电子的最大吸收波长在580nm左右,属于可见光区,源于卟啉内HOMO到LUMO的π→π*的电子跃迁.供电子基团的引入将增加电子云密度,致使三阶非线性光学性质增大.吸电子基的引入使卟啉环上的电子云密度减小,导致三阶非线性光学性质减小.含双键或三键的吸电子基团使电子云密度增大,致使三阶非线性光学性质增大.     

Peculiarities of the electron exchange upon collision of a negative hydrogen ion with a cluster of aluminum atoms

The resonant electronic transition upon normal-to-surface collision of a negative hydrogen ion with a cluster of aluminum atoms has been considered. The dependence of the probability of ion survival on the distance to the cluster surface is calculated for different collision velocities. It is shown that, depending on the incident particle velocity, a cluster of atoms can behave as a bulk sample or a nanostructure with energy quantization over two coordinates.     

Formation of a space charge during the interaction of an ion with a metal surface

When an ion approaches a metal surface, an induced charge forms in it, which affects the formation of electronic states in an ion-metal system. The spatial distribution of the electron density near the metal surface has been calculated in the case of the classical consideration and in the framework of the energy density functional approximation. It is shown that the space cloud exists in the form of a sphere segment; in this case, this cloud is shifted toward the approaching ion in the quantum-mechanical consideration.     

Investigation of the spatial distribution of silicon donor pairs in a GaAs quantum well

Tunneling through the localized electronic states, which lie below the levels of isolated shallow donors in a weakly silicon-doped GaAs quantum well of a resonance tunneling diode, has been studied. The contour maps of the spatial distribution of the electron probability density of these states have been obtained by means of wavefunction imaging. It has been found that the wavefunctions have axial symmetry and a shape similar to the ground state of a hydrogen molecule, whereas the characteristic sizes of the wavefunctions coincide with the theoretical predictions for the H₂-like states of the donor silicon pairs in the GaAs quantum well with the appropriate binding energies.