３電子原子プログラム

サンプルＪＡＶＡプログラム（３電子原子、イオン）

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 threle なので、このテキストエディタを "threle.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、最初に原子番号 Z = 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 のどれかを入力する。
次に電子１の最初のｘ座標 r1 (MM) と３電子原子（イオン）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、次の単位を使っている。( 1 MM = 10^-14 meter, 1 SS = 10^-23 second )
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, (last)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。
最初の x 座標は自動的に計算ごとに +100 まで増えていく。


import java.util.Scanner; 
class threle  { 
 public static  void main(String[] args) {
 
 Scanner stdIn=new Scanner(System.in);     // input r1 and |E|
 System.out.println("Atomic number Z ? (Li=3, Be+=4, B2+=5, C3+=6, N4+=7...)");  
 double Z=stdIn.nextDouble();
 System.out.println("r1 between nucleus and electron 1 (MM)？ ");  
 double r=stdIn.nextDouble(); 
 System.out.println("total energy |E| in three-electron-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 ab=(ele*ele)/(4.0*pai*epsi); double ac=ab/me;

 double Eb=-((Z-2)*(Z-2)*ele*ele*ele*ele*me)/(32*epsi*epsi*h*h); // Eb=2S energy
 double Rb=(4.0*epsi*h*h)/((Z-2.0)*pai*ele*ele*me);           // Rb=2S radius
 double Rbb=Rb*1.0e14;       // change meter to MM
 double Rbc=Rbb/(Math.sqrt(2.0));
 System.out.printf("Rbb:%.2f\n", Rbb);

 for (int i=1;i < 100;i++) {      // repeat until r1=initial r1+100
 double rr=r*1.0e-14;  // change r(MM) to rr(meter)
                                
                            // disb=distance (m) between initial e1S and e2S 
double disb=Math.sqrt((rr*rr)+Rb*Rb); 

double poten=-(2.0*Z*ab)/rr+ab/(2.0*rr)+(2.0*ab)/disb-(Z*ab)/(Rb);
                             
                            //vya= total E - potential energy - 2S kinetic energy(-Eb)  
double vya=-(E*1.60217646e-19)-poten+Eb; 

 if (vya > 0) {
                               // vyb= initial velocity (m/s) of 1S electron
 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 xx,yy,vk,preVY,preWN,midWN, leng, wav; 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/(me*Math.sqrt(vk)*1.0e9);  // de Broglie wavelength (m) 
    WN=WN+leng/wav;                  // add de Broglie wavelength  
                                
    double ra=Math.sqrt(prexx*prexx+preyy*preyy); // between nucleus and 1S ele       
    double rb=Math.sqrt(4.0*prexx*prexx+2.0*preyy*preyy); // between 1S electrons
                                     // rc=distance between 1S ele and 2S ele
    double rc=Math.sqrt(prexx*prexx+(Rbb*Rbb)/2.0+(preyy+Rbc)*(preyy+Rbc));
                                   // change MM to meter
    ra=ra*1.0e-14; rb=rb*1.0e-14; rc=rc*1.0e-14;
    prexx=prexx*1.0e-14; preyy=preyy*1.0e-14;
                                   // acceleration ( MM/SS^2 )
    VX=VX+1.0e-32*ac*prexx*(-Z/(ra*ra*ra)+2.0/(rb*rb*rb)+1.0/(rc*rc*rc));   
    VY=VY+1.0e-32*ac*((-Z*preyy)/(ra*ra*ra)+preyy/(rb*rb*rb)+(preyy+Rbc*1.0e-14)/(rc*rc*rc));
    prexx=xx;preyy=yy;
  
   } while (xx >= 0);              //electron has moved a 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("preVY:%.6f", preVY);
  System.out.printf("VY:%.6f", VY);
  midWN=(preWN+WN)/2.0; System.out.printf("midWN:%.6f\n", midWN);
    
   }}  r=r+1;
   }}}

サンプルＪＡＶＡプログラム（ ３電子原子、イオン ）

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