サンプルJAVAプログラム( ボーアモデル水素原子 1S )

プランク定数の真実。
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下のソースプログラムをそのままテキストエディタ(メモ帳など)にコピー and ペースト すれば、簡単にコンパイルと実行できる。
(この class file name は Hyatom なので、このテキストエディタを "Hyatom.java" とセーブしてコンパイルしてほしい。)
このサンプルプログラムでは、実行すると、最初に、電子1の初期のx座標 r1 (MM) と H の全エネルギーの絶対値 (eV) を入力するように画面に表示される。
ここでは、便宜のため、新しい単位を使っている。( 1 MM = 10-14 meter, 1 SS = 10-22 second, 1 MM/SS = 108 m/s )
それらを入力すると、電子が、1/4 周した後の電子1の速度 ( VX, VY in MM/SS ) と、軌道 1/4 周に含まれるド・ブロイ波の数 ( midWN ) が画面に表示される。


import java.util.Scanner;
class Hyatom {
 public static void main(String[] args) {
 
 Scanner stdIn=new Scanner(System.in);     // input r1 and |E|
 System.out.println("r1 between nucleus and electron 1 (MM) ?");  
 double r=stdIn.nextDouble();
 System.out.println("total energy |E| in the 1S hydrogen atom (eV) ? ");  
 double E=stdIn.nextDouble();
 
 double me=9.1093826e-31; double mp=1.67262171e-27;
 double rm=(me*mp)/(me+mp);            // rm = reduced mass of electron in H atom
 
 double pai=3.141592653589793; double epsi=8.85418781787346e-12;
 double h=6.62606889e-34; double ele=1.60217653e-19;

                                   // Bor = theoretical value of Bohr radius (MM) (of reduced mass)
                                   // Ene = theoretical value of total energy |E| (eV) in 1S hydrogen
 double Bor=(epsi*h*h*1.0e14)/(pai*ele*ele*rm);   
 double Ene=(ele*ele*ele*ele*rm*6.241509e18)/(8.0*epsi*epsi*h*h); 
 double Exe=13.59844;               // Exe = experimental value of ionization energy (eV) of H atom.
  System.out.printf("theoretical value of Bohr radius (MM):%.5f  \n ", Bor);
  System.out.printf("theoretical value of |E| (eV) in H atom :%.5f  \n ", Ene);
  System.out.printf("experimental value of ionization energy (eV) in H atom :%.5f  \n ", Exe);

 for (int i=1;i < 30;i++) {      // repeat until r1=initial r1+30
                                
                             // calculation of initial VY from E and r1    
 double poten=-(ele*ele)/(4.0*pai*epsi*r);
                                                     //vya (J) = total E-potential energy  
 double vya=-(E*1.60217646e-19)-poten*1.0e14; 
 if (vya > 0) {
                               // vyb=velocity from kinetic energy
 double vyb=Math.sqrt((2.0*vya)/rm); 
 double VY=vyb*1.0e-8;         // change m/sec to MM/SS
 
 double prexx=r; double VX=0.0; double WN=0.0; double preyy=0.0; 
 double xx,yy,vk,preVY,preWN,midWN;
  
 do {
    xx=prexx+VX; yy=preyy+VY;        //electron 1 position after 1SS
    preVY=VY;preWN=WN ;
    vk=VX*VX+VY*VY;                  //calculation of WN from VX,VY 
                                  // WN=WN+ number of de Broglie wave contained in short segment
    WN=WN+(rm*vk*1.0e-6)/h;                        
                                   //calculation of VX,VY from Coulomb force
    double ra=Math.sqrt(prexx*prexx+preyy*preyy);       
    ra=ra*1.0e-14;                                 // change MM to meter
    prexx=prexx*1.0e-14; preyy=preyy*1.0e-14;
    double ac=(ele*ele)/(4.0*pai*epsi*rm);
                                          
                                // change velocity components VX (MM/SS) and VY from Coulomb force
    VX=VX+1.0e-30*ac*prexx*(-1.0/(ra*ra*ra));   
    VY=VY+1.0e-30*ac*preyy*(-1.0/(ra*ra*ra));
    prexx=xx;preyy=yy;
  
   } while (xx > 0);              //repeat above until electron 1 arive at y axis 
   if (VY > -0.0001 && VY < 0.0001) {    // last VY condition   
  
        
  System.out.print("r1: "+r+"   ");
  System.out.printf("VX:%.5f   ", VX);
  System.out.printf("VY:%.5f   ", VY);
  System.out.printf("preVY:%.5f  ", preVY);
  midWN=(WN+preWN)/2.0; System.out.printf("midWN:%.5f  \n", midWN);
    }
   }  r=r+1;
   }}}