File:QuantumHarmonicOscillatorAnimation.gif
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QuantumHarmonicOscillatorAnimation.gif (300 × 373像素,文件大小:759 KB,MIME类型:image/gif、循环、97帧)
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摘要[编辑]
描述QuantumHarmonicOscillatorAnimation.gif |
English: A harmonic oscillator in classical mechanics (A-B) and quantum mechanics (C-H). In (A-B), a ball, attached to a spring (gray line), oscillates back and forth. In (C-H), wavefunction solutions to the Time-Dependent Schrödinger Equation are shown for the same potential. The horizontal axis is position, the vertical axis is the real part (blue) or imaginary part (red) of the wavefunction. (C,D,E,F) are stationary states (energy eigenstates), which come from solutions to the Time-Independent Schrodinger Equation. (G-H) are non-stationary states, solutions to the Time-Dependent but not Time-Independent Schrödinger Equation. (G) is a randomly-generated superposition of the four states (E-F). H is a "coherent state" ("Glauber state") which somewhat resembles the classical state B.
العربية: مذبذب توافقي في الميكانيكا الكلاسيكية (A-B) وميكانيكا الكم (C-H). في (A-B)، كرة متصلة بنابض (خط رمادي)، تتأرجح ذهابًا وإيابًا. في (C-H)، يعرض حلول الدالة الموجية لمعادلة شرودنغر المعتمدة على الوقت لنفس الإمكانات. المحور الأفقي هو الموضع، والمحور العمودي هو الجزء الحقيقي (الأزرق) أو الجزء التخيلي (الأحمر) من دالة الموجة. (C ،D ،E ،F) هي حالات ثابتة (حالات الطاقة الذاتية)، والتي تأتي من حلول معادلة شرودنغر المستقلة عن الزمن. (G-H) هي حالات غير ثابتة، وهي حلول لمعادلة شرودنغر التي تعتمد على الوقت ولكنها ليست مستقلة عن الوقت. (G) هو تراكب أنشىء عشوائيًا للحالات الأربع (E-F). H هي "حالة متماسكة" ("حالة جلوبر") تشبه إلى حد ما الحالة الكلاسيكية B. |
日期 | |
来源 | 自己的作品 |
作者 | Sbyrnes321 |
(* Source code written in Mathematica 6.0 by Steve Byrnes, Feb. 2011. This source code is public domain. *) (* Shows classical and quantum trajectory animations for a harmonic potential. Assume m=w=hbar=1. *) ClearAll["Global`*"] (*** Wavefunctions of the energy eigenstates ***) psi[n_, x_] := (2^n*n!)^(-1/2)*Pi^(-1/4)*Exp[-x^2/2]*HermiteH[n, x]; energy[n_] := n + 1/2; psit[n_, x_, t_] := psi[n, x] Exp[-I*energy[n]*t]; (*** A random time-dependent state ***) SeedRandom[1]; CoefList = Table[Random[]*Exp[2 Pi I Random[]], {n, 0, 4}]; CoefList = CoefList/Norm[CoefList]; Randpsi[x_, t_] := Sum[CoefList[[n + 1]]*psit[n, x, t], {n, 0, 4}]; (*** A coherent state (or "Glauber state") ***) CoherentState[b_, x_, t_] := Exp[-Abs[b]^2/2] Sum[b^n*(n!)^(-1/2)*psit[n, x, t], {n, 0, 15}]; (*** Make the classical plots...a red ball anchored to the origin by a gray spring. ***) classical1[t_, max_] := ListPlot[{{max Cos[t], 0}}, PlotStyle -> Directive[Red, AbsolutePointSize[15]]]; zigzag[x_] := Abs[(x + 0.25) - Round[x + 0.25]] - .25; spring[x_, left_, right_] := (.9 zigzag[3 (x - left)/(right - left)])/(1 + Abs[right - left]); classical2[t_, max_] := Plot[spring[x, -5, max Cos[t]], {x, -5, max Cos[t]}, PlotStyle -> Directive[Gray, Thick]]; classical3 = ListPlot[{{-5, 0}}, PlotStyle -> Directive[Black, AbsolutePointSize[7]]]; classical[t_, max_, label_] := Show[classical2[t, max], classical1[t, max], classical3, PlotRange -> {{-5, 5}, {-1, 1}}, Ticks -> None, Axes -> {False, True}, PlotLabel -> label, AxesOrigin -> {0, 0}]; (*** Put all the plots together ***) SetOptions[Plot, {PlotRange -> {-1, 1}, Ticks -> None, PlotStyle -> {Directive[Thick, Blue], Directive[Thick, Pink]}}]; MakeFrame[t_] := GraphicsGrid[ {{classical[t + 2, 1.5, "A"], classical[t, 3, "B"]}, {Plot[{Re[psit[0, x, t]], Im[psit[0, x, t]]}, {x, -5, 5}, PlotLabel -> "C"], Plot[{Re[psit[1, x, t]], Im[psit[1, x, t]]}, {x, -5, 5}, PlotLabel -> "D"]}, {Plot[{Re[psit[2, x, t]], Im[psit[2, x, t]]}, {x, -5, 5}, PlotLabel -> "E"], Plot[{Re[psit[3, x, t]], Im[psit[3, x, t]]}, {x, -5, 5}, PlotLabel -> "F"]}, {Plot[{Re[Randpsi[x, t]], Im[Randpsi[x, t]]}, {x, -5, 5}, PlotLabel -> "G"], Plot[{Re[CoherentState[1, x, t]], Im[CoherentState[1, x, t]]}, {x, -5, 5}, PlotLabel -> "H"]} }, Frame -> All, ImageSize -> 300]; output = Table[MakeFrame[t], {t, 0, 4 Pi*96/97, 4 Pi/97}]; SetDirectory["C:\\Users\\Steve\\Desktop"] Export["test.gif", output]
许可协议[编辑]
我,本作品著作权人,特此采用以下许可协议发表本作品:
本作品采用知识共享CC0 1.0 通用公有领域贡献许可协议授权。 | |
采用本宣告发表本作品的人,已在法律允许的范围内,通过在全世界放弃其对本作品拥有的著作权法规定的所有权利(包括所有相关权利),将本作品贡献至公有领域。您可以复制、修改、传播和表演本作品,将其用于商业目的,无需要求授权。
http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/deed.enCC0Creative Commons Zero, Public Domain Dedicationfalsefalse |
文件历史
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日期/时间 | 缩略图 | 大小 | 用户 | 备注 | |
---|---|---|---|---|---|
当前 | 2011年3月2日 (三) 09:16 | 300 × 373(759 KB) | Sbyrnes321(留言 | 贡献) | Alter spring, to avoid the visual impression that the ball is rotating in a circle around the y-axis through the third dimension. | |
2011年3月1日 (二) 22:55 | 300 × 373(733 KB) | Sbyrnes321(留言 | 贡献) | Add zigzag spring; shrink image to 300px width; increase frame count to 97. | ||
2011年2月27日 (日) 23:58 | 347 × 432(707 KB) | Sbyrnes321(留言 | 贡献) | Switched from 100 frames to 80 frames, to be under the 12.5-million-pixel limit for animations in wikipedia articles. | ||
2011年2月27日 (日) 23:06 | 347 × 432(887 KB) | Sbyrnes321(留言 | 贡献) | {{Information |Description ={{en|1=A harmonic oscillator in classical mechanics (A-B) and quantum mechanics (C-H). In (A-B), a ball, attached to a spring (gray line), oscillates back and forth. In (C-H), wavefunction solutions to the Time-Dependent Sch |
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