Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634620)
Контекстум
.

Моделирование задач квантовой механики в среде Maxima (220,00 руб.)

0   0
Первый авторЧернушкин, Вячеслав Вячеславович
АвторыОвсянников Виталий Дмитриевич
ИздательствоИздательский дом ВГУ
Страниц78
ID643211
АннотацияПредлагаемые методические указания представляет собой руководство для решения задач по курсу квантовой механики с использованием персональных компьютеров. В указаниях приводятся примеры организации квантово-механических расчетов с использованием среды WX-Maxima.
Кому рекомендованоРекомендуется для студентов 4-го курса дневного отделения физического факультета Воронежского государственного университета.
Чернушкин,, В.В. Моделирование задач квантовой механики в среде Maxima / В.Д. Овсянников; В.В. Чернушкин, .— Воронеж : Издательский дом ВГУ, 2016 .— 78 с. — 78 с. — URL: https://rucont.ru/efd/643211 (дата обращения: 19.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Моделирование_задач_квантовой_механики_в_среде_Maxima.pdf
Стр.1
Стр.3
Стр.6
Стр.7
Стр.8
Стр.9
Стр.10
Моделирование_задач_квантовой_механики_в_среде_Maxima.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» В.В. Чернушкин, В.Д. Овсянников МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ В СРЕДЕ MAXIMA Учебное пособие Воронеж Издательский дом ВГУ 2016
Стр.1
Содержание Предисловие _____________________________________________________ 4 Введение в среду Maxima __________________________________________ 4 Встроенные константы. Переменные и функции _______________________ 7 Аналитические преобразования алгебраических выражений ____________ 12 Суммы, произведения, пределы ____________________________________ 16 Решение уравнений и систем уравнений _____________________________ 18 Операции с векторами и матрицами ________________________________ 20 Дифференцирование и интегрирование выражений ___________________ 25 Решение дифференциальных уравнений _____________________________ 26 Построение графиков функций ____________________________________ 28 Специальные функции ___________________________________________ 34 Расчет коэффициентов квантовой теории угловых моментов ___________ 40 Основы программирования в среде MAXIMA ________________________ 44 Нахождение решения стационарного уравнения Шредингера для различных квантовых систем __________________________________ 51 Стоячие волны ________________________________________________ 52 Полупроницаемая перегородка ___________________________________ 54 Прямоугольная потенциальная яма _______________________________ 59 Виртуальные уровни ___________________________________________ 61 Дираковская потенциальная гребенка (периодический потенциал) _____ 65 Гармонический осциллятор______________________________________ 68 Частица внутри потенциальной сферы ____________________________ 70 Сферически симметричная прямоугольная яма конечной глубины _____ 72 Задачи для самостоятельного решения ____________________________ 75 Библиографический список _______________________________________ 76 3
Стр.3
историю команд (ввод и вывод), а файлы типа wxm сохраняют только команды ввода. После повторного считывания файлов нужно запустить на исполнение при помощи команд основного меню, например, Ячейка -> Evaluate All Cells (Ctrl+Shift+R). Все команды вводятся в поле ввода, разделителем команд является символ ; (точка с запятой). Для создания окна ввода нужно нажать клавиши Shift+Enter. После ввода команды необходимо нажать клавиши Ctrl+Enter для её обработки и вывода результата. В ранних версиях Maxima и некоторых её оболочках (например, xMaxima) наличие точки с запятой после каждой команды строго обязательно. Завершение ввода символом $ (вместо точки с запятой) позволяет вычислить результат введённой команды, но не выводить его на экран. Правила ввода чисел в Maxima точно такие, как и для многих других подобных программ. Целая и дробная часть десятичных дробей разделяются символом точка. Перед отрицательными числами ставится знак минус. Числитель и знаменатель обыкновенных дробей разделяется при помощи символа / (прямой слэш). Обратите внимание, что если в результате выполнения операции получается некоторое символьное выражение, а необходимо получить конкретное числовое значение в виде десятичной дроби, то решить эту задачу позволит применение флага numer. В частности он позволяет перейти от обыкновенных дробей к десятичным. Преобразование к форме с плавающей точкой осуществляет также функция float. 6
Стр.6
В Maxima определены арифметические операции + (сложение), – (вычитание или унарный минус как знак отрицательного числа), * (умножение), / (деление). Существует несколько идентичных способов задания возведения в степень (^, **, ^^). Операция нахождение факториала обозначается восклицательным знаком, например, 5!. Для увеличения приоритета операции, как и в математике, используются круглые скобки: (). Встроенные константы. Переменные и функции В Maxima для удобства вычислений имеется ряд встроенных констант. Самые распространённые из них - %pi (число пи), %e (число e – основание натуральных логарифмов), %i (мнимая единица). По умолчанию все вычисления проводятся на множестве комплексных чисел. Символ % используется в начале служебных имен Maxima для исключения пересечений с пользовательскими идентификаторами. Одиночный символ % используется для обращения к результату предыдущего вычисления, а одиночный символ подчеркивания – к предыдущему вводу. 7
Стр.7
Кроме того, все ячейки нумеруются символами %i номер (ячейки ввода) и %o номер (ячейки вывода), что позволяет обращаться из любой ячейки программы к любому ранее вычисленному значению. Помимо этого, существует и традиционный способ запоминания вычисленных значений – посредством переменных. Имена переменных и функций (идентификаторы) могут включать в себя буквы латинского алфавита, символ подчеркивания и цифры. Идентификаторы не могут начинаться с цифры. Необходимо также подчеркнуть, что прописные и строчные буквы в идентификаторах различаются, так что имена temp, TEMP и TemP задают разные объекты. Присваивание значения переменной осуществляется с использованием символа : (двоеточие), например, x:5. В правой части оператора присваивания могут быть также и уравнения, то есть выражения, содержащие знак равенства. Допустимы арифметические операции над уравнениями: 8
Стр.8
Вывод в последнем примере требует пояснения. Дело в том, что если в уравнении правая часть тождественна нулю, то правая часть (вместе со знаком равенства) опускается. Зарезервированные слова, использование которых в качестве имён переменных вызывает синтаксическую ошибку: integrate, next, from, diff, in, at, limit, sum, for, and, elseif, then, else, do, or, if, unless, product, while, thru, step. Если необходимо удалить значение переменной (очистить её), то применяется метод kill. Например, kill(x) удаляет переменную x; kill(all) удаляет все введенные ранее переменные. Заметим также, что kill(all)полностью очищает память, в том числе и ранее вычисленные значения. Поэтому после использования kill(all) нумерация ячеек начинается сначала. Рекомендуем использовать kill(all) для разделения задач в одном файле, чтобы избежать ошибочного повторного использования результатов из других задач. В Maxima имеется достаточно большой набор встроенных математических функций. Для записи функции необходимо указать ее название, а затем, в круглых скобках записать через запятую значения аргументов. Основные математические функции представлены в таблице 1: 9
Стр.9
sin — синус; cos — косинус; tan — тангенс; sec — секанс; csc — косеканс; cot — котангенс. Таблица 1. Основные математические функции системы Maple. asin — арксинус; acos — арккосинус; atan — арктангенс; asec — арксеканс; acsc — арккосеканс; acot — арккотангенс. sinh — гиперболический синус; asinh — гиперболический арксинус; Cosh — гиперболический косинус; Acosh—гиперболический арккосинус; tanh — гиперболический тангенс; atanh — гиперболический арктангенс; sech — гиперболический секанс; asech — гиперболический арксеканс: Csch — гиперболический косеканс; Coth – гиперболический котангенс; log — натуральный логарифм; sqrt — квадратный корень mod – остаток от деления max – максимальное из чисел lcm кратное; cabs числа; realpart — действительная часть комплексного числа; imagpart — мнимая часть комплексного числа; Операция divide(a,b) реализует деление с остатком. Результатом является двухэлементный список, первый элемент которого принимает значение неполного частного, а второй – остатка. Как и в функциях нахождения наибольшего общего делителя gcd(a,b) и наименьшего общего кратного lcm(a,b), в качестве аргументов допускается задавать выражения в виде полиномов. abs — модуль числа; sign – знак аргумента min – минимальное из чисел – наименьшее общее gcd – наибольший общий делитель; модуль комплексного carg аргумент комплексного числа; Acsch— гиперболический арккосеканс atanh — гиперболический арккотангенс; ехр — экспонента; 10
Стр.10

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
.
.