一种新的原子结构模型及其计算机演示.pdfVIP

上海 理工大学学报 第 36卷 第 1期 J．UniversityofShanghaiforScienceandTechnology Vo1．36 No．1 2014 文章编号：1007—6735(2014)01—0034—05 一 种新的原子结构模型及其计算机演示 吴国玢 ， F．HERRMANN ， 章琢之。 (1．上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093；2．卡尔斯鲁厄理工学院物理系，卡尔斯鲁厄 76128；3．上海教育出版社，上海 200031) 摘要：通过引入电子素这一新概念，建立了基于薛定谔方程的新的原子结构模型—— 电子素模 型．与传统模型相比，新模型更加贴近人们的日常经验，其中专门定义的电子素密度和流密度这两 个量可以用来清晰地表示氢原子所处的各种状态(本征态和叠加态)，而且容易进行不同的操作和 应用，因而具有更强的可操作性．根据这个模型，人们可以形象地表述薛定谔方程的解，清楚地看到 处于各种不同状态下的氢原子的图形，还可以看到它从一个本征态或定态跃迁至另一个定态之过 程的动画演示．原子的一些性质或现象也可以由此更方便更直观地得以解释．因此，电子素模型可 望有助于推进量子物理的教学和科研。 关键词：原子结构模型；薛定谔方程 ￡波函数；电子素 中图分类号：O562。1 文献标志码 ：A A NovelModelofAtom andItsComputerVisualizati0n WUGuo-bin， F．HERRMANN ， ZHANGZhuo-zhi0 (1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China； 2．DepartmentofPhysics，KarlsruheInstituteofTechnology，Karlsruhe76128，Germany； 3．ShanghaiEducationalPublishingHouse，Shanghai200031，China) AbstractjAnovelmodelofatomicstructure— theelectronium model，basedontheSchr6dinger equationJwasdevelopedbybringinginanewconceptofelectronium ．Thenewmodelismuchcloser t。Ooureverydayexperiencewithitstwospeciallydefinedquantities，i．e．theelectronium density andcurrentdensity,砌 canclearlyexpressvariousstatesofahydrogenaOtm (eigenstatesand superpositionstates)Moreover,ithasamuchbettteroperabilityasitcanconvenientlybeoperated andapplied．Invirtueofthismodel,thesolutionsof SchrSdingerequationcanbe visualizedwith computer，anditispossible tthepiI’tturesofvariousstatesofahydrogenatomandanimationsof thertansitionSfrom oneeigensatteorsattionarystatetoanotheraredistinctlydemonsrtated．Thus variouspropertiesorphenomenaoftheatomcandirectlyandreadilybe explained．Therefore，itis expectedthat鼬 electronium mode1shouldbe conduciveot improve teachingandreesarch