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 SS = 1 × 10-25 second として計算しており、計算には1〜2分かかる。一方、old sample program では、1 SS = 1 × 10-22 second で計算しているため、計算結果はすぐにでて、かつ、初期入力x座標が自動的に増加して(+100 MM まで)スクリーニングできるようになっている。(こちらから試すのもいいかもしれない。)結果はもちろん、時間がかかる分、このプログラムのほうがいい。
import java.util.Scanner;
class MathMethod {
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 Herium (eV) ? ");
double E=stdIn.nextDouble();
double me=9.1093826e-31; double nucle=6.64465650e-27;
//nucle= alpha particle
//rm=reduced mass
double rm=(2*me*nucle)/(2*(2*me+nucle));
double pai=3.141592653589793; double epsi=8.85418781787346e-12;
double h=6.62606896e-34; double ele=1.60217653e-19;
// calculation of initial VY from E and r1
double poten=-(2*ele*ele*2)/(4*pai*epsi*r)+(ele*ele)/(4*pai*epsi*2*r);
//vya= 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(vya/me);
double VY=vyb*1.0e-11; // 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+(rm*vk*1.0e-3)/h;
//calculation of VX,VY from Coulomb force
double ra=Math.sqrt(prexx*prexx+preyy*preyy);
double rb=Math.sqrt(4.0*prexx*prexx+2.0*preyy*preyy);
ra=ra*1.0e-14; rb=rb*1.0e-14;
prexx=prexx*1.0e-14; preyy=preyy*1.0e-14;
double ac=(2*ele*ele)/(4*pai*epsi*rm);
// accelerations
VX=VX+1.0e-36*ac*prexx*(-1.0/(ra*ra*ra)+1.0/(rb*rb*rb));
VY=VY+1.0e-36*ac*preyy*(-1.0/(ra*ra*ra)+0.5/(rb*rb*rb));
prexx=xx;preyy=yy;
} while (xx > 0); //repeat above until electron 1 arive at y axis
if (VY > -0.000001 && VY < 0.000001) { // last VY condition
System.out.print("r1: "+r+" ");
System.out.printf("VX:%.10f ", VX);
System.out.printf("VY:%.10f ", VY);
System.out.printf("preVY:%.10f ", preVY);
midWN=(preWN+WN)/2; System.out.printf("midWN:%.10f \n", midWN);
}
}}}