量子力学可视化的计算机辅助表述——电子云、壳层结构以及共价键的三维重构

文章简要说明如何应用计算机三维重构技术 ,以MATLAB为开发工具研制成一个量子力学可视化的教学软件包中的一个重要组成部分———氢原子和多电子系统电子云、壳层结构和分子共价键的三维重构 .软件中所有形象表述都以量子力学的严格理论计算为基础 ,并且注意到量子力学不同寻常的基本概念的贯彻 .它们涉及到了单电子和多电子系统波函数的计算及其近似处理、密度矩阵的概念、斯莱特 (Slater)行列式等比较深入的数学物理问题     

量子力学可视化的计算机辅助表述—量子云、壳层结构以及共价健的三维重构

文章简要说明如何应用计算机三维重构技术，以MATLAB为开发工具研制成了一个最子力学可视化的教学软件包中的一个重要组成部分－氢原子和多电子系统电子云、壳层结构和分子共价键的三维重构，软件中所有形象表述都以量子力学的严格理论计算为基础，并且注意到量子力学不同寻常的基本概念的贯彻，它们涉及到了单电子和多电子系统波函数的计算及其近似处理、密度矩阵的概念、斯莱特（Slater)行列式等比较深入的数学物理问题。     

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     

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.     

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.     

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.     

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.     

量子力学虚拟实验的MATLAB演示

量子力学是一门较抽象的科学.为了更直观、形象地展示量子力学中的一些物理原理和实验现象,本文利用MAT-LAB软件搭建了一个量子力学的虚拟演示平台,可以生动地演示电子双缝衍射、量子隧穿效应、氢原子电子云和斯塔克效应等现象.通过相关物理参数的输入以及物理现象的演示,可以使学生在量子力学的学习中获得更直观的教学感受.     

F+H2→HF+H反应的全量子态分辨的散射动力学研究

利用高灵敏度的氢原子里德堡飞渡时间谱方法研究了 F H_2→HF H 反应碰撞能在5.02kJ/mol 下的交叉分子束反应态态散射动力学.所有在时间飞渡谱中被观测到的谱峰可以归属为 HF 产物的振转态结构.还观测到了明显的 HF(v’=3)前向散射,以及少许的 HF(v’=2)前向散射.     

高里德堡态氢原子与氦原子散射的高分辨研究

利用了氢原子飞渡时间谱实验方法对处于高n主量子数里德堡态的氢原子与氦原子的分子束散射过程进行了高分辨研究.测量了H(n)+He→H(n′)+He散射过程的散射微分截面.实验结果表明,产物主要分布在前向散射方向,在侧向也有一定的分布.在前向和侧向存在大量的振荡结构.同时详细的研究也表明,在上述的散射过程中往前散射的方向上,氢原子里德堡态主量子数n的变化并不是很大.实验结果得到了为理论上精确研究高n主量子数里德堡态的氢原子与氦原子的散射动力学的一套精细的实验数据.     

氢原子和谐振子的能级、波函数的联系

求氢原子和谐振子的能级、波函数是解两个不同的定态薛定谔方程的问题。实际上，我们从三维谐振子的径向方程出发，应用适当的变换，就能由三维谐振子的能级和波函数导出氢原子与类氢离子的能级和波函数．     

一维氢原子的双波描述

一维氢原子的定态解是二度简并的.由简并解可组合出三种典型解,它们对应三种不同的系综.双波理论描述单个氢原子.对双波理论进行三种不同的系综平均就得出普通量子力学中的三种典型解.各种解都与经典力学结果进行了详细的比较. 关键词：     

正交非均匀电场中氢原子的高激发态

用数学软件Mathematica研究正交非均匀电场中氢原子两个高激发态(n=4和5)的能级和波函数.讨论能级分裂,并绘制零级近似下氢原子的电子概率角分布图.     

正丙醇和异丙醇的紫外光解动力学

利用高里德堡态氢原子飞行时间 (HRTOF)探测技术 ,研究了正丙醇和异丙醇的紫外光解动力学过程 .在 193.3nm光辐射下 ,O -H键快速断裂过程构成主要的氢原子生成通道 .伴随O -H键的碎裂 ,相当大的一部分能量转换成氢原子及其相应碎片的平动能 (正丙醇〈fv〉 =0 .76 ;异丙醇〈fv〉 =0 .78) .氢原子碎片具有各向异性的角度分布 ;其角分布异向因子 β分别为 - 0 .79(正丙醇 )和 - 0 .77(异丙醇 ) .研究结果表明 ,吸收 1个 193.3nm光子后 ,丙醇分子跃迁到一个寿命很短的电子激发态 ;沿着O -H反应坐标 ,该激发态势能面是排斥的 ,因而O -H键快速断裂 .此外 ,还得到了丙醇的O -H键离解能 :(432± 2 )kJ/mol(正丙醇 )和 (433± 2 )kJ/mol(异丙醇 ) .     

PdPbH分子的结构与势能函数

在相对论有效原子实势近似下,用密度泛函理论的B3LYP方法,对钯和铅采用LANL2DZ基函数,氢原子采用6-311 G**全电子基函数,对PdPb、PdPbH分子的结构进行优化.计算表明:PdPb分子的基态为X1∑ ,键长RPdPb=0.24536 nm,离解后Pd原子处于基态(单重态)而Pb原子处于激发态(单重态),离解能为3.107686 eV,引入开关函数拟合得到Murrell-Sorbie势能函数;PdPbH分子最稳态为Cs构型,电子组态为X2A′,键长RPdPb=0.2547 nm,RPdh=0.15919 nm,键角∠PbPdH=64.7856°,离解能De=4.79 eV.由微观过程的可逆性原理分析了分子的可能离解极限,并用多体项展开式理论方法分别导出基态PdPb和PdPbH分子的势能函数,其等值势能面图准确的再现了PdPb和PdPbH分子的结构特征和离解能,由此讨论了Pd Pb H分子反应的势能面静态特征.     

计算机代数在量子力学和量子电动力学中的应用

本文通过作者具体工作的几个例子说明计算机代数在量子力学和量子动力学中的应用。它们是：①以一维多项式幂次势的计算为例说明升降算符的计算机代数处理方法；②以因式分解法解三维谐振子径向方程为例说明解析递推关系和公式匹配的计算机处理；③以特殊函数为例说明递归的使用方法；④以Compton散射和电子——电子散射为例说明γ矩阵和Feynman图的计算机代数处理方法。并且最后讨论了在量子力学和量子电动力学中应用计算机代数的一些情况。     

固体的光散射讲座第五讲 共振喇曼散射

共振喇曼散射能够提供的信息和普通喇曼散射很不相同.在普通喇曼散射里,入射光频率和散射光频率并不重要,重要的是散射光对入射光的频移、光的波矢和偏振态等,人们正是根据这些信息,来研究分子、液体和固体中的激发态,这些激发态的能量最多比基态大约只高出5 ×10-2eV.在共振喇曼散射里,除了上述这些信息外,入射光和散射光的频率也上升到重要的地位,只有当入射光子能量与材料体系的某个激发态能量很接近时,才能出现共振喇曼散射.在可见光区域内,光子能量范围大约是1-3eV.因此,利用共振喇曼散射,人们能够有选择地去研究特定激发态的性质.共…     

计算机代数在量子力学和量子电动力学中的应用

本文通过作者具体工作的几个例子说明计算机代数在量子力学和量子电动力学中的应用。它们是:①以一维多项式幂次势的计算为例说明升降算符的计算机代数处理方法;②以因式分解法解三维谐振子径向方程为例说明解析递推关系和公式匹配的计算机处理;③以特殊函数为例说明递归的使用方法;④以Compton散射和电子-电子散射为例说明γ矩阵和Feynman图的计算机代数处理方法。并且最后讨论了在量子力学和量子电动力学中应用计算机代数的一些情况。     

交叉分子束实验研究F+D_2(v=1,j=0)反应（英文）

本文使用交叉分子束方法研究了氟原子和振动激发态氖分子D_2(v=1,j=0)的反应.使用受激拉曼抽运的方法制备了振动激发的D_2分子.实验中未观测到来自于旋轨耦合激发态氟原子F*(~2P_(1/2))与振动激发态D_2分子的贡献.观测到来自于旋轨耦合基态氟原子F(~2P_(3/2))和振动激发态D_2的反应信号,相应的产物DF分子布居于u'=2,3,4,5振动态上.与振动基态反应F+D_2(v=1,j=0)相比,振动激发态反应F+D_2(v=1,j=0)生成的DF产物转动分布更"热".获得了振动激发反应的四个碰撞能在0.32至2.62 kcal/mol范围内的微分反应截面.在最低的碰撞能0.32 kcal/mol下,所有振动态的DF产物都以后向散射为主.随着碰撞能的增加,DF产物的角分布逐渐从后向转移到侧向.测量了DF(v'=5)产物的前向微分散射截面随碰撞能变化的曲线.前向散射的DF(v'=5)信号出现于1.0 kcal/mol.在2.62 kcal/mol碰撞能下DF(v'=5)主要为前向散射.     

S3解离中的非绝热过程

采用量子力学从头计算方法研究了硫的三聚物S3低激发态解离过程.构造了S3分子的解离极限.对态态间跃迁极矩的计算表明,在势能曲面的交叉区域态态间存在相互转换的非绝热过程,从而确定了在S3解离为S2的复杂过程中,非绝热预解离是重要的解离通道.