Selasa, 28 Mei 2013

[bs] Osilator Harmonik


Matlab code :

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Quantum mechanic I, page 138                   %             
% Computing osilation psi_v2                     %       
% Andri Husein, 27 Mei 2013                      %    
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

clear all
close all
clc

hbar  = 1.054e-34;    % Plank's constant
melec = 9.1e-31;      % Mass of an electron
eVtoJ = 1.6e-19;      % Energy conversion factors eV to Joule
E0 = 13.6*eVtoJ;

delta_x = .1e-11;
x_min = -300;
x_max =  300;
dx    = (x_max - x_min)/300;

x = (x_min:dx:x_max)*delta_x; % a.u

syms y;
n = 0;
omega0  = 2*E0/hbar;
alpha0  = sqrt(melec*omega0/hbar);
N0      = sqrt(alpha0/sqrt(pi));
h0      = 1;

qu = 8;
for s=1:qu
    n=n+1;
    E(s)=(n+0.5)*E0;
    omega(s) = E(s)/hbar;  
    alpha(s) = sqrt(melec*omega(s)/hbar);   
    N(s)= sqrt(alpha(s)/((2^n)*factorial(n)*sqrt(pi)));   
    h(s) = (-1)^n*exp(y.^2)*diff(exp(-y^2),y,n);
   
end
EE       = [E0 E];
w        = [omega0 omega];
alph     = [alpha0 alpha];
Normal   = [N0 N];
Hermit   = [h0 h];
V = 0.5*melec*w(6)^2*x.^2;

for s=1:qu+1;
psi(s) = Normal(s)*Hermit(s)*exp(-y^2/2);
end
psi_1=subs(psi(1),y,alph(1)*x);
psi_2=subs(psi(2),y,alph(2)*x);
psi_3=subs(psi(3),y,alph(3)*x);
psi_4=subs(psi(4),y,alph(4)*x);
psi_5=subs(psi(5),y,alph(5)*x);
psi_6=subs(psi(6),y,alph(6)*x);
psi_7=subs(psi(7),y,alph(7)*x);
psi_8=subs(psi(8),y,alph(8)*x);
psi_9=subs(psi(9),y,alph(9)*x);

h = figure(1);
set(h,'Position',[100 100 800 500]);% frame position to display
set(gcf,'Color',[1 1 1])

T  = 0;
dt = 5e-18;
i = sqrt(-1);
photo = 0;
for t_step=1:200
    photo=photo+1;
    T = T+1;
    y1(t_step)=exp(-i*w(1)*T*dt);
    y2(t_step)=exp(-i*w(2)*T*dt);
    y3(t_step)=exp(-i*w(3)*T*dt);
    y4(t_step)=exp(-i*w(4)*T*dt);
    y5(t_step)=exp(-i*w(5)*T*dt);
    y6(t_step)=exp(-i*w(6)*T*dt);
    y7(t_step)=exp(-i*w(7)*T*dt);
    y8(t_step)=exp(-i*w(8)*T*dt);
    y9(t_step)=exp(-i*w(9)*T*dt);
   
    PSIX_1=psi_1*y1(t_step);
    PSIX_2=psi_2*y2(t_step);
    PSIX_3=psi_3*y3(t_step);
    PSIX_4=psi_4*y4(t_step);
    PSIX_5=psi_5*y5(t_step);
    PSIX_6=psi_6*y6(t_step);
    PSIX_7=psi_7*y7(t_step);
    PSIX_8=psi_8*y8(t_step);
    PSIX_9=psi_9*y9(t_step);
   
    plot(x,PSIX_1*1e-5+1,'r','LineWidth',2)
    axis([-3*1e-10 3*1e-10 0 19])
    hold on
    plot(x,PSIX_2*1e-5+3,'g','LineWidth',2)
    plot(x,PSIX_3*1e-5+5,'b','LineWidth',2)
    plot(x,PSIX_4*1e-5+7,'m','LineWidth',2)
    plot(x,PSIX_5*1e-5+9,'y','LineWidth',2)
    plot(x,PSIX_6*1e-5+11,'c','LineWidth',2)
    plot(x,PSIX_7*1e-5+13,'r','LineWidth',2)
    plot(x,PSIX_8*1e-5+15,'g','LineWidth',2)
    plot(x,PSIX_9*1e-5+17,'b','LineWidth',2)   
    plot(x,V*(19/5e-16),'k--','LineWidth',2)   
    hold off
    text(1.5*1e-10,18,sprintf('t = %5.3f fs',T*dt*1e15),'fontsize',14);
    text(-2.5*1e-10,1.4,sprintf('n = 0'),'fontsize',14);
    text(-2.5*1e-10,3.4,sprintf('n = 1'),'fontsize',14);
    text(-2.5*1e-10,5.4,sprintf('n = 2'),'fontsize',14);
    text(-2.5*1e-10,7.4,sprintf('n = 3'),'fontsize',14);
    text(-2.5*1e-10,9.4,sprintf('n = 4'),'fontsize',14);
    text(-2.5*1e-10,11.4,sprintf('n = 5'),'fontsize',14);
    text(-2.5*1e-10,13.4,sprintf('n = 6'),'fontsize',14);
    text(-2.5*1e-10,15.4,sprintf('n = 7'),'fontsize',14);
    text(-2.5*1e-10,17.4,sprintf('n = 8'),'fontsize',14);
   
    set(gca,'fontsize',14)
    xlabel('x (meter)')
    ylabel('\psi (x,t)')
    set(gca,'YTick',0:4:19)
    box off
      

M(t_step)=getframe(h);
%M=getframe(h);
%[X, map] = frame2im(M);
%imwrite(X,['fig' ,num2str(photo),'.png']);
end
movie2avi(M,'Osilator.avi', 'compression', 'none')

Referensi :

Dra. Suparmi, M.A., Ph.D, Mekanika Kuantum I, Jurusan Fisika Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, ISBN 978-602-99344-1-0, pages 121 - 138, Juli 2011.


Senin, 13 Mei 2013

[bs] Gerak Partikel Bermuatan dalam Medan Magnet

Berikut ini, kami akan membahas pengaruh medan magnet pada partikel bermuatan. Secara klasik, gaya pada sebuah partikel bermuatan dalam medan listrik (E) dan medan magnet (B) ditentukan oleh hukum gaya Lorentz. 




Kamis, 02 Mei 2013

[bs] Atom Hidrogen - Edisi Revisi


Atom Hidrogen merupakan atom paling sederhana yang terdiri dari satu proton sebagai nukleus dan satu elektron yang mengitarinya. Pada bab ini akan diuraikan penyelesaian persamaan Schrodinger untuk atom hidrogen dan aplikasinya. Persamaan Schrodinger untuk mendiskripsikan gerak elektron relatif terhadap proton sehingga energi potensial sistem adalah energi potensial elektron yang terikat pada inti. Karena elektron mengorbit inti pada kulit yang berbentuk bola maka fungsi gelombang dan tingkat energi elektron ditentukan berdasarkan penyelesaian persamaan Schrodinger dengan koordinat bola. Hasil dari penyelesaian persamaan Schrodinger untuk atom Hidrogen dapat digunakan untuk menjelaskan teori atom Bohr dan sebagai dasar teori atom secara umum.










Penyelesaian persamaan Schrodinger untuk atom Hidrogen dapat dibagi menjadi dua tahap yakni penyelesaian bagian sudut dan penyelesian bagian radial. Pada catatan ini kami menyusun pendekatan numerik yang sederhana berdasarkan metode yang disusun Sasha [3] untuk menyelesaikan persamaan Schrodinger bagian sudut atom Hidrogen. Penyelesaian analitik dapat dijumpai pada [1],[2].