サンプルＪＡＶＡコンピュータープログラム（ヘリウム原子軌道計算）

トップページ

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 MathMethod なので、このテキストエディタを "MathMethod.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のスタート地点のｘ座標（単位ＭＭ）、とヘリウム原子の全エネルギー（ eV )の絶対値（正の値）を入力するように画面に表示される。
それらを入力すると、このプログラムは、軌道計算後（電子が４分の１周した後）の状態における、電子１の速度のｙ成分（ゼロ近いとき、電子軌道は安定する）と、ＷＮ（4分の1軌道に含まれるド・ブロイ波の数）を画面に表示する。
ここでは、1 MM = 1 × 10^-14 meter、 1 SS = 1 × 10^-23 second で計算している。
各計算ごとに r1 は +100 まで自動的に増加していく。　

import java.util.Scanner;
 class MathMethod {
 public static void main(String[] args) {

                                  // input  r1 and |E|
 Scanner stdIn=new Scanner(System.in);
 System.out.println("r1 between nucleus and electron 1 (MM)？ ");  
 double r=stdIn.nextDouble();
 System.out.println("total energy |E| of helium atom (eV) ? ");  
 double E=stdIn.nextDouble();
 
 double me=9.1093826e-31;
 double pai=3.141592653589793; double epsi=8.85418781787346e-12;
 double h=6.62606896e-34; double ele=1.60217653e-19;  
 double Z = 2.0;    // Helium atomic number
 double nucle = 6.64465650e-27;  // He alpha particle
 
 double rm=(2.0*me*nucle)/(2.0*me+nucle); rm=rm*0.5;    // reduced mass 

 for (int i=1;i < 100;i++) {      // repeat until r1=initial r1+100
                                
                             // poten = potential energy 
double poten=-(2.0*Z*ele*ele)/(4.0*pai*epsi*r)+(ele*ele)/(4.0*pai*epsi*2.0*r);
                             
                             //vya= total E-potential energy  
double vya=-(E*1.60217646e-19)-poten*1.0e14; 
 if (vya > 0) {
                               // vyb=electron initial velocity (m/sec) 
 double vyb=Math.sqrt(vya/me); 
 double VY=vyb*1.0e-9;         // change m/sec to MM/SS
 double prexx=r; double VX=0.0; double WN=0.0; double preyy=0.0; 
 double yy,vk,preVY,preWN,midWN,leng,wav; double xx=0.0;
  
 do {
    xx=prexx+VX; yy=preyy+VY;        //electron 1 position after 1SS
    preVY=VY;preWN=WN ;
    vk=VX*VX+VY*VY;                  
    leng=Math.sqrt(vk)*1.0e-14;      // moving length (m) for 1 SS
     wav=h/(rm*Math.sqrt(vk)*1.0e9);  // de Broglie wavelength (m) 
    WN=WN+leng/wav;                  // add de Broglie wavelength      
                                   //calculation of VX,VY from Coulomb force
    double ra=Math.sqrt(prexx*prexx+preyy*preyy);  // between nucleus and electron     
    double rb=Math.sqrt(4.0*prexx*prexx+2.0*preyy*preyy); // between two electrons
                                   // change MM to meter
    ra=ra*1.0e-14; rb=rb*1.0e-14; 
    prexx=prexx*1.0e-14; preyy=preyy*1.0e-14;
    double ac=(ele*ele)/(4.0*pai*epsi*rm);
                                    // acceleration (MM/SS^2)
    VX=VX+1.0e-32*ac*prexx*(-Z/(ra*ra*ra)+2.0/(rb*rb*rb));   
    VY=VY+1.0e-32*ac*preyy*(-Z/(ra*ra*ra)+1.0/(rb*rb*rb));
    prexx=xx;preyy=yy;
  
   } while (xx >=0);              // electron has moved one quater of an orbit? 
   if (VY > -0.0001 && VY < 0.0001) {    // last VY condition           
  
  System.out.print("r1: "+r+"   ");
  System.out.printf("VX:%.6f", VX);
  System.out.printf("VY:%.6f", VY);
  System.out.printf("preVY:%.6f", preVY);
  midWN=(preWN+WN)/2.0; System.out.printf("midWN:%.6f\n", midWN);
    }
   }  r=r+1;
   }}}