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YoungSimpleBoy/Hydrogen

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氢原子的定态薛定谔方程

使用matlab对氢原子的定态薛定谔方程的解析式进行求解,并且对波函数与概率密度分布图象进行绘制。可对部分等性与不等性杂化轨道进行求解。

Hydrogen.m

这里给出一些函数的解释,供参考。程序的核心部分为氢原子波函数的句柄函数求解,而可视化部分的网格可以自行调整。由于我没在网格设计上花功夫,直接使用此代码,绘制的图像会产生大量格点,绘制图像部分的花费远大于格点结果的计算。因此建议使用更加精简的体数据格点,或直接使用等值面算法。

  • Wave_Function_Plot: 给定主量子数n,绘制一系列的定态薛定谔方程的解 (子图)
  • Comb_Wave_Function_Plot: 一系列的杂化轨道绘制 (子图)
  • Wave_Function_Scatter: 单幅三维散点图绘制
  • Wave_Function: 经过线性组合消去复数部分的氢原子定态薛定谔方程的解
  • Hydrogen_Wave_Function: 原始的氢原子定态薛定谔方程的解
  • Asso_Legendre_Poly: 连带Legendre函数
  • Asso_Laguerre_Poly: 连带Laguerre函数
  • Grid_Create: 格点产生。目前使用的是在笛卡尔坐标系上均匀分布的点簇,可以凭实际需要进行调整。
  • Hybrid_Matrix: 杂化轨道计算时的波函数线性组合矩阵

图像

  • n1phi.png: 主量子数为1的氢原子的定态薛定谔方程的解。其他诸如n2phi.png等图像类似。
  • sp3.png: sp3杂化时的各个轨道的图像。p3d5轨道的绘制可能存在问题,原因暂时位置。

Reference:

[1] 如何优雅地绘制原子轨道?(上,理论篇)

[2] 氢原子(与类氢离子)轨道波函数的推导过程

[3] 常见等性杂化轨道波函数的简易图解求解法

其他建议参考的资料:

https://winter.group.shef.ac.uk/orbitron/atomic_orbitals/4f/index.html

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