基于高斯基展开法研究氢原子能级和波函数

本文采用高斯基展开法精确求解氢原子能级，并且研究高斯基展开法中变分参数的选取对于结果精确度的影响.程序采用Python语言编写，这一求解方法为计算物理、量子力学等课程的教学提供了参考.     

非厄米哈密顿量的物理意义

分析了一个脉冲激光与原子相互作用的四能级系统，并考虑最上层能级的自电离过程，从而引入非厄米哈密顿量.在缀饰原子模型下，通过直接求解此哈密顿量的本征值与本征函数，得到系统布居的演化函数.与数值方法所得演化函数的对比表明二者相当符合，从而肯定了非厄米哈密顿量在量子力学框架中的地位，并得到其本征值虚部的物理意义.这将使传统量子力学中力学量的定义得以拓展. 关键词： 非厄米哈密顿量 缀饰原子模型     

一种声速剖面展开的正交基函数获取方法

为了评估经验正交函数(Empirical Orthogonal Functions)在声速剖面的声学反演应用中的可靠性和适用性,降低声速剖面基函数的获取对样本数据的依赖性,提出了一种声速剖面展开的正交基函数的获取方法.该方法通过分析引起声速剖面变化的海洋动力学过程,利用动力学方程求解得到的水动力简正波(Hydrodynamic Normal Modes)来给出声速剖面展开的基函数.HNMs方法获得的声速剖面正交基函数与EOFs方法的结果非常吻合,且对样本数据的依赖性小。HNMs方法物理意义清晰,能够给出决定声速剖面正交基函数的物理参数,使评估经验正交函数的准确性和适用性成为可能。      

新型缩减矩阵构造加快特征基函数法迭代求解

针对特征基函数法在分析电大目标电磁散射特性时存在缩减矩阵方程迭代求解收敛慢的问题,提出一种新型缩减矩阵构造方法提高特征基函数法的迭代求解效率.首先,应用奇异值分解技术压缩激励源,求解出新激励源下各子域的特征基函数;其次,将新激励源和特征基函数作为构造缩减矩阵的检验函数和基函数新方法构造的缩减矩阵的对角子矩阵均为单位矩阵,缩减矩阵条件数得到了优化.与传统方法相比,新方法构造的缩减矩阵方程迭代求解效率得到了显著提高;另外,由于矩阵方程求解次数减少,特征基函数的构造效率也得到了提高,数值结果证明了新方法的精确性和有效性.     

单缝衍射的物质波解释

从量子力学的物质波出发,解释了光子的单缝夫琅禾费衍射现象,所得结果与波动光学中用惠更斯-菲涅耳给出的结论一致,且此方法有利于学生对量子力学中波函数的概念和统计意义的理解．     

Li2基态结合能的MACQM计算

本文采用改进的排列通道量子力学方法(MACQM),对Li2基态势能曲线进行了计算,结果表明:在核间距R=5.05a0处,能量有极小值-14.88937a.u,由此得到Li2基态结合能为0.0333a.u,所得结果与实验值符合得很好.     

用TDMA法计算谐振子在强激光脉冲下的高次谐波

用含时薛定谔方程的多态展开(TDMA)方法求解含时薛定谔方程.该方法将含时波函数以基函数展开,通过求解展开系数的一阶微分方程组得到任意时刻的波函数.并将这一方法用于强激光场中谐振子的高次谐波的计算,以HCl分子为例,计算了在脉冲激光作用下高次谐波的产生和对应的激光强度、波长和脉冲宽度.     

有结构中性粒子在外电磁场中运动的魏格纳函数

魏格纳函数在量子力学、量子光学、热力学和量子统计力学中有着重要的地位和非凡的作用,所以在量子力学中研究处于外电磁场中有结构的中性粒子的魏格纳函数具有很高的价值.本文首先介绍了的魏格纳函数的性质和应用,然后在对称规范下给出了极性原子的哈密顿量,最后通过Bopp变换求解了具有Moyal-Weyl星乘的能量本征方程,得到了处于电磁场中的中性极性粒子的能级和魏格纳函数.     

Improved Calculation of Vibrational Energy Levels in F2 Molecule using the RKR Method

采用Hulburt和Hirschfeler势能函数,把利用Ryderg-Klein-Rees方法建立的氟分子基态势能曲线外推到整个的分子离解区间. 在外推法所建立的势能曲线的基础上求解氟分子的径向薛定谔方程,获得了最高振动量子数为22的各级振动能级. 各个振动能级分别与实验值进行比较,其平均绝对偏差约为7.6 cm^-1,计算所得的相对势能曲线最低点的离解能与其实验值13408.49 cm^-1的相对偏差约为0.74%.用本方法计算得到的氟分子基态的势能曲线和离解能比Bytautas用量子力学从头算方法得到的值更接近于实验值,也更准确.     

基于高阶叠层矢量基函数的E-H时域有限元方法分析谐振腔和波导结构

将高阶叠层矢量基函数用于E-H时域有限元方法,电场和磁场用相同的基函数展开并同时求解,时间离散采用Crank-Nicolson差分格式使得时间步长的选取摆脱稳定性条件的限制,同时采用完美匹配层来截断计算区域.对三维谐振腔及波导结构进行数值模拟与分析,结果表明,相较于低阶基函数,高阶叠层矢量基函数可以有效提高E-H时域有限元方法的计算精度.     

基于变分法求解氢原子的径向波函数和能级

基于变分法求解量子力学中氢原子模型并给出相应的推导,运用Mathematica软件辅助计算最优的试探波函数和相应的能级,并与由合流超几何函数(Kummer函数)所给出的氢原子能级分布与径向波函数进行比较.     

金属纳米柱天线的快速电磁分析

基于分段正弦基函数和矩量法,通过求解离散电流节点格林函数的封闭解得到金属纳米柱天线激发表面等离子体的阻抗矩阵.与使用其它基函数矩量法相比,该方法可以减少矩阵方程的维数.仿真结果表明:使用此方法只需求解很小的矩阵方程就可以求解出纳米天线表面极化电流,从而实现对纳米天线的散射特征及谐振模式的快速分析;其结果与时域有限差分仿真结果吻合良好且速度具有显著的优势,尤其在计算斜入射问题时计算优势更加明显.本文的方法对文中计算的模型有效,同样为其他形状纳米柱天线和碳纳米管器件散射特性仿真提供了快速有效的电磁分析方法.     

量子力学中的试探函数方法

本文进一步推广前文给出的试探函数方法,给出了求解量子力学中二维和三维氢原子、谐振子径向方程以及Tricomi方程等Kummer类方程的试探函数方法.     

一维和二维多势阱能谱的Bsplines计算

用Bsplines函数基计算了一维多势阱和二维Henon Heiles势的能谱,得到了精度较高的结果.将这一结果与采用高斯基函数计算的结果进行比较,结果表明:Bsplines函数基用于研究一维束缚态问题比高斯函数基方法更方便,具有灵活、可塑性强、效率高等优点,适用于不同形式势作用下的系统的变分求解.     

超导体中的双体间的作用研究

本文根据高温超导体材料的结构特征建立了全元素作用哈密顿函数及量子力学方程,采用具有共识的层状结构为主体,经适当的简化,采用含时微扰法以回避一般的高次微扰项的发散困难,经求解,得出一些有意义的结果.     

用B样条函数计算氢分子离子的能级和波函数

采用B样条函数展开方法数值求解了氢分子离子的定态薛定谔方程,计算了不同核间距时氢分子离子的基态和第一激发态的能级,结果表明,将氢分子离子的核位置作为B样条函数的节点,即使对较大的核间距,基态和第一激发态的能级值仍可达到很高的精度,所得基态径向波函数与用GAUSSIAN化学软件计算的结果符合得很好.     

线性变分法研究一维无限深势阱中粒子的能级和波函数

采用满足连续性条件的多项式独立基函数,应用线性变分法通过求解广义本征值方程研究了一维无限深势阱中粒子的能级和波函数.计算表明,随着试验基函数个数的增大,线性变分法的结果趋近于精确的解析结果.     

基于保角映射的格林函数法及其应用

将格林函数法与保角映射相结合,求解复杂形状边界的二维静电场边值问题,得出电场分布规律,并通过MATLAB数据处理软件的数值计算功能进行数值模拟,绘制出其电场线与等势线(面)分布图,验证了所得结论的正确性.此方法拓展了格林函数法的应用范围,为求解边界形状复杂的二维静电场的边值问题提供了一种新的思路和途径.     

工科量子力学学习中的常用数学工具

数学是学习量子力学必不可少的工具,本文主要介绍了工科学生在学习量子力学过程中常要用到的数学工具,为学习该课程的工科学生提供查阅和使用的便利.由于本课程是基础教程,本文主要方便工科学生查阅使用和更好地学习量子力学,对书中涉及的数学知识未进行详尽展开介绍.     

谐振子薛定谔方程的简单解法

物质的许多物理与化学性质都可以用线性谐振子模型解释，本文用简单的数学运算求解线性谐振子的薛定谔方程，避免了特殊函数等复杂的数学运算，得出了量子力学教材完全相同的结果。