ヘリウム計算プログラム

ヘリウム軌道計算サンプルＪＡＶＡプログラム（換算質量条件選択。）

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 remass なので、このテキストエディタを "remass.java" とセーブしてコンパイルしてほしい。)
このプログラムでは、最初に換算質量の条件である 1 から 3 までの数を入力する。
"Normal" の条件 (= 1 ) では、重心が原点以外にあるとき換算質量を用いる。
"NOT reduced mass" の条件 (= 2 ) では、必ず通常の電子質量を用いる。
"All reduced mass" の条件 (= 3 ) では、重心が原点にあるときでさえ必ず換算質量を用いる。

次に電子１の初期のｘ座標 r1 (MM) とヘリウムの全エネルギー E の絶対値 (eV) を入力する。
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^-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, 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座標は計算ごとに自動的に +30 まで増加していく。


import java.util.Scanner;
class remass {
 public static void main(String[] args) {   //  1SS = 10^-23 sec, reduced mass manipulation
 
 Scanner stdIn=new Scanner(System.in);    
                                       // input reduced mass condition
 System.out.println("Input 1 (=Normal), 2 (=NOT reduced mass)  or 3 (=All reduced mass)");  
 double ree=stdIn.nextDouble();
 if (ree==1 || ree==2 || ree==3) {
                                       // 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;
 double rm=(2*me*nucle)/(2*me+nucle); rm=rm*0.5;   // rm =reduced mass
 
 double pai=3.141592653589793; double epsi=8.85418781787346e-12;
 double h=6.62606896e-34; double ele=1.60217653e-19;

 for (int i=1;i < 30;i++) {      // repeat until r1=initial r1+30
                                
                             // 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= kinetic energy  
double vya=-(E*1.60217646e-19)-poten*1.0e14; 
 if (vya > 0) {
              double vyb=0.0;  // vyb=initial velocity of one of two electrons (m/s)
 if (ree==3) {vyb=Math.sqrt(vya/rm);}    // All reducled mass -- ree=3
   else {vyb=Math.sqrt(vya/me);}         // initial states = usual electron mass 
 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;
  
 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 
                                    // adding number of de Broglie waves

    if (ree==2) {WN=WN+(me*vk*1.0e-5)/h;}  // Not using reduced mass -- ree=2
    else {WN=WN+(rm*vk*1.0e-5)/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);
    if (ree==2) {ac=(2*ele*ele)/(4*pai*epsi*me);}  // Not using reduced mass
                                        // change velocity VX from Coulomb force
    VX=VX+1.0e-32*ac*prexx*(-1.0/(ra*ra*ra)+1.0/(rb*rb*rb));   
                                        // change velocity VY from Coulomb force
    VY=VY+1.0e-32*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 > -0.00001 && VY < 0.00001) {    // 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; System.out.printf("midWN:%.6f  \n", midWN);
    }
   }  r=r+1;
   }}}}

ヘリウム軌道計算 サンプルＪＡＶＡプログラム（ 換算質量条件選択。 ）

ヘリウム軌道計算サンプルＪＡＶＡプログラム（換算質量条件選択。）