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     

三维线性谐振子量子性运动图像的可视化探究

本文从量子力学中三维线性谐振子在直角坐标和球坐标系下的波函数出发，采用蒙特卡罗方法对空间概率函数进行了抽样，并采用Mathmatica软件对不同坐标系下谐振子运动的概率云图像进行了可视化呈现，进一步结合可视化图像对两种坐标系下不同量子数分解方式下得到的系统量子性运动特征进行了详细的对比研究，并从量子力学理论角度分析了对应的物理意义.     

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。     

封面说明

《量子力学可视化的计算机辅助表述》软件(ViQM)是我国自行开发的第一个量子力学教学软件.现阶段该软件主要涉及量子力学的两类基本问题：(1)应用计算机的三维重构技术表现量子力学的定态问题,包括氢原子基态和各种激发态核外电子云的三维重构、多电子原子的壳层结构及分子共价键的三维表述;(2)应用蒙特卡罗随机模拟与动画相结合技术描述散射相关问题,包括单电子衍射、一维隧道贯穿和一般散射问题.封面上表示的三维重构技术在定态问题上的应用.上四幅图分别表示氢原子激发态n=4,l=2,m=0的电子云表观图、断层切片图、等值面外壳图和三维断面图,下两张图分别表示氢分子的电子云和共价键的三维视图.在所涉及到的问题上,比起目前国际上广为流传的《图解量子力学》的IQ软件,技术上高一个层次,形象更加逼真.     

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.     

基于GUI的三维无限深势阱可视化研究

无限深势阱中粒子的量子力学图像是教师教学和学生学习的一个难点,本文利用Matlab的GUI功能对三维无限深势阱粒子的量子化行为进行可视化研究。通过对控件的选取与设置,分别给出了三维无限深势阱不同量子数下零平面、极值点所在平面的波函数切片分布图,以及垂直x方向任意截面处的波函数立体分布图,实现了三维无限深势阱任意量子数及任意截面处波函数的可视化。利用GUI实现三维无限深势阱粒子量子化行为的可视化,可以很好地实现人机互动,便于形象分析不同条件下的波函数分布情况,有助于教师教学和学生学习。     

量子力学波函数模方的实验测定

实验上测定量子力学波函数模方问题是新近兴起的一个前沿课题,也是量子力学发展过程中值得赞赏的一个新进展,从现有的情况看,在原子分子层次内,这种实验是相当成功的;在原子核层次内,这种实验也基本上是成功的.预计,这一研究将极大地促进量子力学的发展,产生量子力学的一个新分支:实验量子力学,本文对实验测定量子力学波函数模方的原理、方法和进展作了简要的介绍.     

冷原子穿越激光束的量子隧穿时间

原子通过激光冷却技术能够被制备在低温状态，这时冷原子云会展现出量子力学的波动性.研究了一束冷原子入射到一个蓝失谐的激光束上所表现出的量子力学隧穿效应.蓝失谐的激光束相对于冷原子而言等效于一个量子力学势垒.根据二能级模型，在理论上分析了具有内部结构的原子矢量物质波穿过激光束的量子力学反射与透射，特别是对原子穿越激光束所需的时间——量子隧穿时间进行了详细的研究.量子力学波动性使得冷原子穿越一个激光束时明显地展现出与经典粒子(热原子)不同的结果. 关键词： 冷原子 原子光学 量子隧穿     

广义位力定理及其不同形式

本文介绍了量子力学中的广义位力定理及其在解某些量子力学问题中的应用．此外，作为该定理应用的一个重要例子，还介绍了不用波函数的微扰论．     

量子十问之二 “爱因斯坦幽灵”能用来实现超光速通信吗?

正大家知道,爱因斯坦对量子力学的发展做出了极其重要的贡献。然而,爱因斯坦并不喜欢"量子世界的概率性",他不相信上帝会以掷骰子的方式创造世界,尤其不能认同以玻尔为首的哥本哈根学派对量子力学的诠释。因此,他多次与玻尔就量子力学基本问题发生激烈争论,不过每次他都以失败告终。后来,爱因斯坦便改变争论的策略,即从量子力学原理出发,推演出一个十分荒谬的结果,以期来证明,量子力学用于描述世界是"不完备