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[转载]以道家为宗(17)科学中的三界之隔以及无中生有之谜: SciteJushi 2020-7-12 12:47; 原载于http://blog.sina.com.cn/s/blog_729a9214010303e4.html 立足于地球家园，从科技文献看到，大自然表现出三大层次和方面：一.所有各类原子的核外电子；二.构成各种原子核的基本粒子和复合粒子；三.引力、时空和天体。居士称它们为三界。第一界是世俗人生社会现象的重要物质内容。各种原子核和核外电子的全体，构成一个二元对应式的体系。化学、生物学等，实际上，主要把原子核作为各种电子结构单元的代表以及维持电荷分布的骨架稀疏点阵。没有结合中子的质子，是远离了电子的氢原子核。体系可随带或反映出：电磁相互作用或媒介光子，能量转移，以及遗传物质涉及的三线态和磷光，等等。人身的存在，需阳光、空气和水环境，要维持生物分子、细胞、组织、器官和系统各层次应有的电子运动秩序。居士从电子体会大自然的德性。著名的不相容原理，陈述了电子们的独立。电子云或随机性，表现出浑朴或自由。丰富多彩、气象万千的宏观事物，反映了电子们的推拥、贡献和服从的鬼斧神工。电子们微妙无形，协调共存，善行，善闭，不相容就不偷懒也少浪费，可穿行于坚实物体之内。科学现在认为，比电子笨重很多的原子核有很复杂的内部结构，有分立的能级，且有两种特殊短程作用力。或许有人好奇：为什么核子不更简单些或缩小点儿；为什么世无反人而要有反粒子；为什么DNA不能，借助原子核内部结构，编码存取居士的功过是非。即使，核外电子与核心有联系，可能涉及更微观的复杂细节，可能服从某内在确定性，外在独立是内在不可推托，外在随机是内在尽可能周全，这些也是防护严谨的内部事务。电子云形象提示了，认知层次和障碍以及世俗的基础。通常的爆炸、病菌、有害化学品等，已让人们相当畏惧，但是还未能改变原子核。放射性核素在医学领域的应用，有严格限制和规程。核能发电的事故以及核子武器的威胁，更使世人也意识到了两界之间差异而有敬畏。常人不能分辨附近太微弱的或持续时间太短的存在，对于远离地球的地方，也更觉无能为力。对宇航员的严格选拔训练，科幻作品中的险象环生惊心动魄，都让人们见识了超常人物和非凡事件。宇宙学或天体物理学，不怕复杂计算，辛辛苦苦地探索，其所知也还实在太少了。设有时间轴t和三个空间轴xyz以及自然法则（或规律或过程，用映射、算子、系统方程之类也无妨）F，它们含盖了事物s所在的时空子集（虚设，空无，无物质）；F(t,x,y,z)生成的象，就属于道给s的德；T是转换至某r的法则或规律或过程；F或T的模型，可带入物体、粒子、非线性、统计规则等；r得知“有”的标度值，用时空四轴系t'x'y'z'，记为I(t',x',y',z')=T(F(t,x,y,z))；各部分结合于大自然一体；I可以很特殊化，甚至只是一个数如平均值。例如，“有”值可指电荷的密度值、质量的空间分布密度、MRI的灰度值、力的一个分量、图像的单个基色。方方面面各个层次的许多F、T尤其r和I一起，实际上可表达事物s。可分析不同事物的“有”值函数，了解它们间的关系。无止境地梦想，不能解完自然（包括了时间和空间）之谜！古道者认为，表面上似乎毫不相干的事物，是齐同之本显现或被人感知的某些侧面；现代科学也明确了类似观念。原子理论、量子理论和相对论，在上世纪被建成。化学爱用摩尔；古人炼丹或用药，也易形成单元和数目的意识。科技通过数学建模和实践检验，精益求精，已可以在很不同的各尺度上把握“一”。古道者尤其强调了，善果基于真美德。大自然，生养了各种粒子和生灵，也用核反应提供能源和光明，未曾认为奴隶主们的德行就已配得上核能源的秘密。现代科技造福了人类！居士认为，大家宜学《道德经》师水德、畜慈积善、自知自爱，维护人类久远和平，以感谢大自然的恩赐。新浪赛特居士SciteJushi-2020-07-12。; 2207 次阅读|0 个评论

以道家为宗(16)道之子德足行以及朴的科学原型: SciteJushi 2020-6-28 08:46; 居士把原子核外最低能级的电子在空间出现的密度图或概率图或者电子云，视为道朴的科学原型的表现，尤其把氢原子作为代表。在现代科技看来，若没有其原子的球形对称的基态(ground state，“地”态)电子云，也就无所谓有其事物了。氢是最重要最基本最轻的化学元素，氢原子是最简单的原子单元，氢分子是最简单的分子单元，其电子运动，受其它亚原子粒子的制约小，更易于自在独立表现出各向对称性，可以代表德足中的趋近终极的道性。复杂体系，处于能量越低的结构，才越稳定，这是极重要的自然法则。“高必以下为基”，德足守中首尚真“朴”，这是生成化学元素的基本原则。据现代科学，可把生物界及其环境，看成几个部分：各种原子核的全体，是极隐秘内藏的部分；所有1s的电子，尤其是所有氢的电子；其它各种电子云涉及的所有电子，例如，可按能级、轨道伸展方向以及自旋状况再细分；其余。这样看来，真可谓，世俗是非，似过眼云烟；核子们，像在云里雾里，造形布阵。朴，是古道者的人生社会道德理想的基础，表达了微妙无形又无处不在无所不能的道，在某层面上某程度的德行或其意象。守根重基，受推拥得支持，才可以居位。古人说，“朴者形未分，内守精神”，“天地不仁，以万物为刍狗”。古道圣人抱朴守中，无偏私、不极端、不彰显，似昏闷无所分辨，然而，通达事理莫知其穷尽。民风淳朴，百姓富足自在独立。司契、司彻、司杀、用兵等各得其位。越大的体系格局或越根本的规则，就越应同大自然主规律浑然一致，配天合道，不可被分割。不管人们是否赞同爱因斯坦“上帝不会掷骰子”，居士也认为：大道赋予适当的随机性或者相对近似性或不确定性，给事物提供了足够的自由和机会，以维护“道-德-得-道”的巨复杂体系的公正无私以及和谐。居士首创于新浪的博文，大量使用了随机数和白噪声，以免偏私。在大道中一切现实都是合理的。在数学理想化的时刻点处的空间中，所谓绝对存在，可包括“发展变化之势”为其中一部分。《老子》讨论道和德，以相对比较为基础，表现了很强的分类和度量意识，这也易使其与现代科学相通融。很多人认为，“夷道若纇”即说，平坦的道好像有崎岖；居士更喜欢“夷道若類——夷，平也。大道之人，不自別殊，若多比類也”。虽然，二者可以转意相通，居士有时也混用，但是，“多比类”的说法，更直接地表明基础广泛、量大、可单元（其间距小，误似崎岖）化量化。量化分析，是现代科技的重要特点。物理单元，经过数学点元化，才更易灵活拼组或被处理；点扩展，或趋于连续化，这与可辨析分辩的程度和辨析分辩的能力双方都有关。有趣的是，微观景象，可与人对宏观事物的普通直觉相符。纯朴的人，要守护照顾周全，就不该有偏向。把拳头打出去了，要尽快收回守本位，除非不得已更不保持张牙舞爪之状。各足本能取向灵活，很多足在一起时，才易完成复杂的和谐配合。用细粉作画，比用不能单元化的大布来缠绕成图案，远远更可行。天然大木头，被切割雕刻而成为了精致的器物，那么，那些分子们原子们分散了就不能重聚如初，也就不再有原料久存和其它功用。新浪赛特居士SciteJushi-2020-06-28。; 2406 次阅读|2 个评论

[转载]以道家为宗(15)道之子德足行以及哲学和科学的归一化视角: SciteJushi 2020-6-19 12:55; 现代科技中所谓“电子”，堪称要妙。居士干脆以它代表“德足”——德之足。（约两年没在新浪创博文了，但仍在科学网说《老子》《道德经》等。参考河注本）居士在《以道家为宗(6)假设两种“三生万物”及其原子世界——比喻道》（2013-5-25）中，着眼于亚原子层次，设例讨论了道德。本短文，再换层面和角度，考察以原子（包括分子和离子）为基础的事物。那时，用1表示电子，用0表示中子，对质子不作表示，可以强调已知的电特性：中子为电子1“有”被质子“有”相加后留下的电“无”，或质子是中子被电子1减后的电空穴。电子“有”极其重要地跨越层次，似变换角色，比如二进制运算越位。在万事万物里，它们要一起看好中子、中心（原子核）、中空，协调各个维度，正可谓“天网恢恢，疏而不失”。这样，1、0可以分别表示，时空某处电子的有（或足印、电磁表现）、无（或空缺），德足的“着”“离”度的两极情况，某德足群体被二分法分成的组等。有趣的是，化学常说电子“云”，这让人想到水、气、空。《老子》极其推崇水的道德，不少语句涉及水。中国古人常说“气”“空”，“道者空也”。化学编排原子的核外的电子，也让人想到立足、根基、和平、毛绒绒的触足。假设居士有块巨石S，套用数学四维空间xyzt。在两个明显不同的时刻t、t+dt，S都在地面原处。若再强行假设S绝对地只占有xyz三维中的子集，任意时间微分都为零，那么，S的四维体积就为零（视为无），但是，可以说在人看来，S跨过了时间dt，不是“无”。“物形之，势成之”。S的有形存在，需要空间、时间的内在协调。“德畜之”，包括了这些协调。对德追本溯原，即统一至整体大道，所以说“道生之”。“万物莫不尊道而贵德”。居士有一双脚，还未曾仅仅限于xyz空间内就完成了行走，因为，一定带有了些点（x1,y1,z1,t1）和（x2,y2,z2,t2）且t1不等于t2。在通常意识里，S明显有（x1,y1,z1,t1）和（x2,y2,z2,t2）且t1远远不等于t2的两个部分。相对于原子核，电子的高速运动，表达了更宏观的“活”力。这样，还让人想象：有了足的德，“穿越”“跨越”或“覆盖”了无（如低维子集xy、yzt）。从这种意义上看，微观德足之行，已蕴含时（作势）空（设形）和谐平衡；其所需条件，就可能涉及了物质、时间、空间、速度或能量等的关系或数量界。据“道生一，一生二，二生三，三生万物”，常称“一”为“道之子”，也可把它直接称为德。实际上，道、德或一，可能涉及混沌无形甚至抽象对象，宗谱系分也很复杂，而且可以都是就同个事物而言的，这样它们可能常被混用。事物都可以被称为道之子，不过，当用一时，常强调：阴阳对立相成矛盾联系转化的统一。有些人可能已说：一个空间维度，也代表一个统一体；三指天地人；一个整体加上某人的话即是二，再加一句就为三；希、微、夷，三者混而为一；二、三，可指一的组成或分解；一可以指某事物之所以然的中心秩序。宏观事物，是各层次上方方面面的有机统一表现，《道德经》的道理具有深广的意义。可把S视为合符于背景的它所有的电子、质子、中子三大部分。设想从两个平行平面处，把S分为三大子块，可依次称之为一、二、三。子块之间要相生以至不能有裂缝，这就很不容易，但是，即使有缝隙，它们不用提要求也不能拒绝：凭大自然插足，和平共存于一体。居士的电脑系统中，那些足呵，似恍兮惚兮、表演了神奇的舞蹈。可把特定意义的德足的集体，直接视为德或一，从更宏观层次，寻踪觅迹，认知其相应的核心和秩序。从古名著也可知：“足止也”，“足德也”，“德一也”，“过客一也”，“一者，去盈而处虚，忽忽如过客”，“一者，道始所生，大和之精气也”。这些也易加强联想。这样，统一地看待现实事物，可包括现代科学所认识到的社会、生命、人脑活动（含所谓的品德）等。当然，现实研究意义，主要在构型类别、分布、变化模式、电磁场及其功用等，远远不能分辨时空中的各个电子。 “道者同于道，德者同于德”，“以身观身――以修道之身，观不修道之身，孰亡孰存也”。研究病菌的危害以及药物的治疗效果时，依靠分组实验的统计比较，然而，不求标定跟踪病菌或药物分子中的电子。居士博客曾涉及了免疫细胞MRI中某分组的失当。从现代科学看，原子体系的秩序是地球生物的必需基础。太微观的层次、反粒子、暗物质等之说，超出了世俗感知。很难体会，常人不自显却极精实，可如限于原子核内，而且，其德适配于大道之德足的围护。德足奔忙，调和各向矛盾，也似为人类禁闭恶魔，无微不至。天网不可破。“道常无名，朴虽小，天下不敢臣”，“不知常，妄作，凶”。核子武器，已易让人们意识到某些微观粒子的极大危害。新浪赛特居士SciteJushi-2020-06-19。; 2242 次阅读|2 个评论

关于干细胞无限分化的一些想法1——延长寿命: jiazhang55 2017-4-2 23:09; 这是我的第三个梦想，延长人类的寿命几倍。量子芯片的基本框架，已经完成了，以后我可能还会做一些添加，但也只是换汤不换药了。送人类出太阳系（简称虫洞）进展会非常缓慢，因为条件太严苛，验证非常困难。我觉得是时候开始第三个梦想了，也是最后一个。首先，我认为细胞并不是人体的零件，人体的零件应该是干细胞。那么DNA是什么呢?DNA是原子核，RNA是电子，蛋白质和其他大分子是电子云。先不讨论正确性（量子力学的惯例）。下面我们分析（全量子化分析，隐变量分析法，最后我会绍）一个零件的耐磨程度，由两条件决定，一个是电子云，一个是原子核，但最终还是由原子核决定。而原子核又更小的决定。返回来看干细胞，干细胞的抗衰老程度，自然是由蛋白质和DNA决定了，但是最终还是由DNA决定。零件磨坏了，我们只能换，因为原子核和电子换，但干细胞衰老了，我们可以换DNA。但细胞会变异，原子不会。所以细胞会得癌症，零件不会。那么，放在我们面前的有两条路，一条路就是最大限度抑制干细胞癌变，另一条路就是改变DNA，其实，控制干细胞寿命的基因有很多，也很容易发现，可以简称为计数基因或是年轮基因（树的年轮），例如lamn基因对应的laminA/C 蛋白质，它就是这类基因。对于这类基因，在适当的时候控制其表达，可以很好的扩大干细胞活性，但前提是抑制变异的出现，因为这样的方法，对癌细胞更有帮助。而受这类基因控制，有膜的细胞器和细胞（非常多），这就是我的初步想法，当然癌细胞的细胞膜和细胞器膜都很薄。对于抑制癌细胞，因为干细胞为原始细胞，细胞内不存分化后细胞蛋白质，癌细胞常常会残留有这类物质。利用这类物质抗击癌变，比较好。好了就说这么多。下面解释一下，隐变量分析法，就是对于不确定的量，先设最大值（数量越多越好），然后寻找所有最大值最相似和最等值的趋近方法（我找到的就是零件与原子核、电子等最大值），然后做类比，得出结论，检验结论。如此反复，对于有5个最大值的一个隐变量而言，反复三次以上，结论正确的概率在70%以上。; 个人分类: 交流感受|456 次阅读|0 个评论

“看”原子: eddiecheng 2017-1-19 17:13; 自从英国物理学家卢瑟福（Ernest Rutherford）的散射试验确定了原子的存在和的基本组成后，人们开始处心积虑地试图直接“看到”原子的形状，甚至其内部结构。在卢瑟福的模型中，原子由一个极小的原子核和一些外围电子组成，原子核的大小在10-15米左右，除了通过散射实验能探测到它的存在以外，就当时乃至今天的科学技术都没有办法直接看到它们。但原子本身因为外围电子所占据的空间比原子核大得多，大约是在10-11或10-10米的数量级，也就是说比原子核大上一万倍或更多。通常原子的大小尺度由以瑞典物理学家Anders Jonas ngstrm命名的长度单位“埃”来量度。一个埃是10-10米，正是原子的尺度。近年来，属于国际单位制的“纳米”越来越时髦，一个纳米是10埃，所以原子大小正好在纳米之下。随着科学技术的发展，纳米早已经不再是微不可及的尺寸了。物理学家几乎立刻就知道卢瑟福的模型没法成立。如果带正电的原子核与带负电的电子在空间上分离，他们无法和平共处——正负电荷的吸引必然使得电子与原子核结合到一起。唯一可能是电子像行星那样围绕原子核转动，但运动中的电子会发出电磁辐射，从而逐渐损失能量无法保持其轨道。为了解决这个悖论，丹麦物理学家波尔（Niels Bohr）提出了一个不伦不类的模型，毫无理由地硬性规定电子只能在固定的轨道中运行，运行中不辐射能量，而只在不同轨道间跃迁时才有辐射。这个模型完美地解释当时所测量到的一系列原子辐射数据，因此尽管其出发点很荒唐，还是被大家所接受。电子在轨道上运行的图像更是深入普通大众的人心。在上个世纪相当长的时间，那是一个几乎所有与电有关的图像。中国的中央电视台就长期使用一个带这个图像的标志。波尔原子模型的内在矛盾直到量子力学发展以后才得以解决。在量子物理中，电子不再是一个经典意义的粒子，也就谈不上沿着什么轨道运行。电子只是处于某个由波函数描述的量子态上，其波函数描述电子在原子核周围各处存在的几率。因此电子既不在某个点上，也不在某条轨道上，而是近乎均匀地散布在空间。这个分布状态被形象地称作“电子云”。这对习惯于经典物理中的粒子世界的人是非常匪夷所思。为了探测微观世界，科学家们陆续发明了各种各样的显微镜。我们通常看东西的可见光波长在几百个纳米范围，可以通过显微镜看到诸如细菌、细胞等微小物体，但对于几十纳米以下的结构就无能为力了。可见光之外的X射线以及电子束等的波长能达到纳米级甚至更低，可以用来探测物体的内部结构。这一类的显微镜利用的是波的反射、折射或衍射原理，能够推算出固体、液体及大分子内部原子之间的距离和角度，从而勾画出原子的排列图像。但它们看不到原子本身。早在1930年代，科学家就发现可以利用另一种方式来观察物体的表面。通常，物体中的电子被原子核的吸引力束缚，除非获得很强的能量无法逃逸。当它们在诸如阴极射线管那样的被加热下作为射线逃出时，它们获得的能量已大大超过了它们原来在物体中的能量，从而无法通过它们获取物体表面的信息。这样的电子发射为“热发射”，即用热能来激发电子超出逃逸的壁垒。神奇的量子力学提供了另一种逃逸的可能，即电子可以在没有获得超出壁垒的能量的情况下也能逃出，这个现象叫做“量子隧道”，就像电子没有翻山却挖了一条隧道通过壁垒一样。这样“冷发射”中逃出来的电子能量比较低，被探测后还可以顺藤摸瓜地反推出它的来源。1936年，德国物理学家穆勒（Erwin Muller）利用这个原理发明了第一个场效应显微镜，在超高真空中通过电场引发金属微小表面上电子冷发射，然后通过探测电子的分布还原出金属表面电子的分布（严格地说是电子能量或“功函数”的分布）。因为逃出的不是自由电子，而是束缚在一个个原子核周围的电子，这样的分布恰好就是原子本身的分布。在场效应显微镜的成像上，“原子”是一个个模糊的亮点。1955年，已经搬到美国的穆勒进一步发明了场离子显微镜，直接使失去了电子的原子，即离子，逃逸出来被探测到。这样还原出来的影像便直接就是原子在表面所处的位置，在照片中可以清晰地看到一个又一个规则排列着的原子。因此，穆勒常被称之为第一个看到原子的人。场效应和场离子显微镜都只能在极小的探针头上的表面看到原子。近几十年发展成熟的扫描隧道显微镜（STM）和激光制冷技术则对看到和操纵原子上产生了突飞猛进的飞跃。采用这样的技术，今天科学家们不但可以看到平面上原子排列的清晰图像，还可以动手搬动单一的原子，把它们放到人们愿意它们去的地方。IBM公司就曾经因为人工制作了一个由单个原子排列出的IBM标志而轰动一时。不过，这样看到的原子还只是原子作为一个整体的自身。能不能看到原子的内部结构和那神秘的电子云呢？ 2009年，乌克兰的科学家第一次成功地直接看到了原子内部电子云的结构。他们利用最新技术把单个的碳原子排成一列，然后用精度极高的场效应显微镜观测单一原子。他们得到了下面的图像：这里的原子不再只是一个亮亮的斑点，而开始呈现出内部的结构。左边的图像是处于基态（S)的电子云，就像一个球一样完全对称。右边那一个则是第一激发态（P)的电子云，像一只哑铃那样有两个极点。这正是教科书里常见的理论计算出的电子云的形状，现在我们能直接“看到”它们了。最近（2013年5月），科学家又获得了进一步的突破，他们利用原子力显微镜（扫描隧道显微镜的改进型）不但能看到石墨烯中原子周围的电子云，而且还观察到原子之间形成化学键的变化过程。他们获得的图像再一次表明量子力学所描述的电子云和化学键是极其真实的存在。（2013年5月31日）; 个人分类: 小品|6819 次阅读|0 个评论

意识的本质，神经学是否能够弄清楚意识？: 热度 1 coltec11 2016-9-20 18:35; 意识 = 能量序列的加减乘除、排列组合、比较对照过程单个细胞生物，如草履虫，具备很复杂的生物活动：趋光、避障、觅食、有性繁殖、抱对等，这些活动都需要 “ 信息处理 ”，而每个信息处理过程都是需要 “结构性载体的”，这个载体，在单细胞生物内，只能是在细胞骨架或者原子分子结构层的电子云链网，这是个量子结构层的能量传递链网。意识的本质，是从电子云（可能电子云以下更小的结构层）到细胞骨架、细胞器、细胞、脏器、人体、社会、国家、生物种群、有机界/无机界、天体....并且可以沿着物质结构层，无限向下、向上延伸的能量序列链网关系。意识的能量序列，是一个从微观到宏观，能量传递链网的连续体。草履虫的信息处理链网，这是沿着物质界结构层，朝下延伸的证据朝上延伸，就有个体意识、群体意识及社会意识社会意识，本质上也是能量、物质、信息、人员传递的标准而能量、物质、信息、人员，都是属于能量序列; 436 次阅读|3 个评论

献给科学探索者最好的礼物--惊人发现：“电子云”也是一对粒子”: 热度 3 unifiedphysical 2016-7-30 17:28; “电子云”也是一对粒子具有同电子、陶子、缪子相同的能量构造161 请见《统一物理学》161页,目录如下： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=796322do=blogid=690944 这个是献给科学探索者最好的礼物！！！; 个人分类: 物理|705 次阅读|4 个评论

微通道板出射电子云团的弹道模型: 热度 1 Jerkwin 2013-10-14 07:54; 微通道板出射电子云团的弹道模型 2013-09-04 10:40:43 感谢博士生赵爱荣整理此文 2013-10-13 18:40:54 补注摘要 : 在基于微通道板 (MCP) 的楔条形光子计数探测器中 , 从 MCP 中输出的电子云团到达接收阳极的大小直接影响探测器的成像线性和分辨率 , 而电子云团的大小又与 MCP- 阳极的板间电压 , 板间距有着重要的关系 . 本文分析了电子云团在 MCP- 阳极之间的运动过程 , 并介绍如何利用弹道模型计算电子云团的大小与各参量之间的关系 , 为设计 MCP 提供相应的理论基础 . 关键词 : 微通道板楔条型阳极弹道模型一、背景简介在许多实验室科研活动和空间探测项目中 , 人们都需要对光信号或粒子进行探测 . 当被探测光辐射强度很大时 , 探测器每秒钟接收大量光子 , 可认为光显连续性 ; 当被探测的光辐射极微弱时 , 探测器接收到的将是离散的光子 , 光显现出粒子性 . 如何对微弱光信号进行探测 , 是人们非常关心的问题 . 目前 , 光子计数成像探测技术被认为是探测极微弱光辐射的最好方法 . 这种方法所用的光子计数成像探测器能够接收微弱光辐射并将其转换成相应离散的电脉冲信号 . 现有的光子计数成像探测器包括雪崩光电二极管阵列、芯片内放大及使用微通道板 (MCP,Microchannel Plate) 像增强器的光子计数探测器 . 前两种探测器在可见光和近红外波段有很高的量子效率 , 但还不能用于紫外到软 X 射线波段；后一种探测器在可见光和近红外波段的量子效率只有前两种的 25% 到 50%, 但可用于从紫外到硬 X 射线波段 , 甚至可用于电子、离子、粒子及 X 射线和宇宙射线的探测 . 使用微通道板的光子计数成像探测器通常由前表面镀有光电阴极材料的像增强器、周期性的金属读数电极 ( 称为阳极 ) 和相关的读数电路组成 . 根据所用读数阳极的不同 , 光子计数成像探测器可分为以下几种 : 多阳极微通道板阵列 (MAMA) 探测器、楔条形阳极 (WSA) 探测器、电阻阳极 (RAE) 探测器、延迟线阳极 (DLA) 探测器和 Vernier 阳极探测器等 . 二、基于楔条形阳极的微通道板光子计数成像探测器略 2.1 微通道板微通道板由多个相互平行的微小空心玻璃管阵列构成 , 每一个空心管道相当于一个电子倍增器 , 其直径约为 10 ～ 100 μ m,MCP 的长径比（长径比即微通道长度与微通道直径的比值）为 40 ～ 100. 为了提供良好的接触面以便使 MCP 工作在高压状态下 , 微通道板的外环为一圈镀有镍铬金属薄膜的实体边 . 对于大开口面积和超薄的微通道板来说 , 实体边可以起到提高机械强度的作用 . 微通道板及其电子倍增原理示意图当 MCP 处于工作状态时 , 两端加有负高压 , 从而在其两端面形成电场 . 当电子、带电粒子或光子等以一定能量撞击到 MCP 靠近输入面的内壁时 , 镀有二次电子发射材料的内壁就会被激发出二次电子 . 二次电子在场强的作用下沿着通道向 MCP 的输出端加速前进 , 途中不断撞击微通道内壁并激发出更多的二次电子 , 最终在输出端出射大量电子 , 从而实现电子倍增 . 二次电子发射过程可以分三步来描述 : 1 ）材料吸收一次电子的能量 , 体内电子被激发到高能态； 2 ）被激发到高能态的电子中 , 初速指向表面的那一部分向表面运动 , 因散射而在运动过程中损失部分能量； 3 ）到达界面的这些电子如果仍有足够的能量克服表面势垒的能量 , 即逸出表面而成为二次电子 . 2.2 楔条形阳极略 2.3 位置读出电路略三、影响探测器成像性能的主要因素对探测器成像性能造成影响的主要因素有 :MCP 的出射电子云团半径 , 电路的性能以及阳极的极间串扰等 , 在这些方面需要不断优化以提高探测器的整体性能 . 基于 MCP 的电荷分割读出系统要求事件的电子云团尺寸有一个最佳的范围以达到高的空间分辨率和好的成像线性．对于楔条形阳极 (WSA) 探测器 WSA, 若电子云团的大小为一个周期或者更小 , 则电极上收集到的电子云团就可能不与中心位置成线性 , 计算出的中心位置与实际中心位置不一致 , 从而发生调制．一般消除调制畸变的方法是加大电子云的半径 . 但是 , 如果电子云团半径过大 , 电子云团的外部边缘将超出阳极的有效面积 , 造成公共电极上收集电荷过多以及部分电荷的丢失 , 从而会导致成像边缘的畸变 , 减小探测器的有效面积 , 这就是 S 畸变 . 所以 , 要达到较好的成像性能 , 就要确定一个合理的电子云团半径尺寸．研究表明 , 电子云团半径的大小与加速电压、 MCP 和阳极间的距离及 MCP 的工作电压等因素有关．当电子云团从 MCP 出射 , 它的初始大小由产生倍增的通道及其分布决定．改变阳极和 MCP 间的电压将会改变电场 , 从而调节电子云团的扩散半径．在其它因素不变的情况下 , 增加或减小阳极和 MCP 背面的距离也将相应的加大或减小电子云的半径 . 四、弹道模型弹道模型是计算分析电子云团扩散半径的最简单模型 . 在此模型中 , 电子被视为经典粒子 , 且忽略电子间的相互作用与 MCP 末端的电子扰动 , 从而各个电子在两极板间的运动是独立的 . 在这些近似下 , 电子在 MCP 出射端形成的电子云团分布仅取决于出射电子的能量和角度分布 , 利用这一分布函数就可以估计出距离 MCP 末端任意位置的电子云团的分布情况 . 电子在两板间运动示意图如图所示 , 设两板间距为 $d$, 板间电压为 $U$, 从 MCP 出射的电子的初始动能为 $E$, 出射角度为 $\theta$, 忽略电子间的相互作用 , 出射电子的运动方程为 : 水平方向 : $r = v t\sin\theta$ 竖直方向 : $ d = v t\cos\theta + {1 \over 2} a t^2 $ 其中 , 电子速度大小 $v=\sqrt{{2E\over m}}$, 加速度 $a={qU \over m d}$ 由上面方程变可求出当电子达到下极板时位置 . 由于出射电子的 $E,\theta$ 服从一定的分布 , 故电子在下极板上的分布密度并不是均匀的 . 实验测得的 MCP 出射电子的能量和角度分布函数可拟合为 (MCP 参数 : 端电压 :1.4kV, 单孔 L/D: 60:1, 孔径 :20 μ m): $ f(E,\theta)= e^{-\tau^2/2\Delta^2} (A(\tau) e^{-(E-E_0)^2/2\sigma_0^2}+B(\tau)e^{-(E-E_1)^2/2\sigma_1^2})$ 其中 $\begin{split} \tau=\tan\theta, E_0=3\mathrm {eV}, \sigma_0=12 \mathrm{eV}, \Delta=0.2 \\ A(\tau)=50.398 e^{7.3822 \tau}, B(\tau)=25.992e^{9.8642 \tau} \\ E_1(\tau)=314.45 e^{-6.9515 \tau}, \sigma_1(\tau)=147.625e^{-9.7077 \tau} \end{split} $ MCP 出射电子的能量和角度分布函数此分布函数具有轴对称型 , 因此在阳极平板上的电子密度分布也是轴对称的 . 下面就来求出这个分布 . 将变量由 $(E,\ t)$ 转换为 $(r,\ t)$, 由分布函数的性质 $\int_0^{\pi/2}d\theta \int_0^{\infty} f(E, \theta) dE = \int_0^{\infty} dr \int_0^{t_{max}} f(E, \theta) {\partial(E, \theta)\over \partial(r, t)} dt $ 令 $ \delta = {1\over 2} a t^2$, 有 $ \theta =\arctan{\tau}=\arctan{r \over d-\delta}, \ E(r,t)={m \over2t^2} $ 则 $\begin{split} {\partial E \over \partial r} = m{r \over t^2} \quad {\partial E \over \partial t} =-m{r^2+d^2-\delta^2 \over t^3} \\ {\partial \theta \over \partial r} ={\partial \theta \over \partial \tau} {\partial \tau \over \partial r} ={d-\delta \over r^2+(d-\delta)^2} \quad {\partial \theta \over \partial t} ={\partial \theta \over \partial \tau} {\partial \tau \over \partial t} = {2art\over r^2+(d-\delta)^2} \end{split} $ ${\partial(E,\theta) \over \partial (r,t)} = \begin{vmatrix} {\partial E \over \partial r} {\partial E \over \partial t} \\ {\partial \theta \over \partial r} {\partial \theta \over \partial t} \end{vmatrix}={m(d+\delta) \over t^3}$ 因此 , 电子的分布函数 $F(r, t)=f(E,\theta) m {d+\delta \over t^3}$ 电子分布函数图从而 , 在极板上 $r$ 范围大小内接收的电子百分比为 $ \eta ={\int_0^r \int_0^{t_{max}} F(r,t) dr dt \over \int_0^{\infty} \int_0^{tmax}F(r,t) dr dt} $ 其中 $t_{max}$ 为电子到达极板所需的最大时间 $t_{max}=\sqrt{2d/a}$ 上式给出了设计时所需的极板大小的估计值 . 代码及实例参考 : A. S. Tremsin, O. H. W. Siegmund. Spatial distribution of electron cloudfootprints from microchannel plates: Measurements and modeling, Rev. Sci.Instrum., 70(8):3282-3288, 1999 勘误 : 方程 (1) 有误 , 错把 + 写为 - FIG.5. 所绘曲线有误 , 计算时使用了方程 (1) Go Murakami,Kazuo Yoshioka, Ichiro Yoshikawa. High-resolution imaging detector usingfive microchannel plates and a resistive anode encoder, APPLIED OPTICS,49(16):2985:2993, 2010 勘误 : 方程 (1) 有误 , 错为绝对值形式 Fig.2 与 Fig.3 所绘曲线有误 , 因基于方程 (1) 计算补注 : 1. MCP 或可看作对昆虫复眼的仿生 , 但昆虫复眼皆是弯曲结构 , 而我所见 MCP 都是平面结构 . 不知是否可做出弯曲结构 MCP? 弯曲结构与平面结构优缺点各在哪里 ? 2. 弹道模型的计算只取决于 MCP 出射端电子能量和角度的分布 , 因此此分布非常重要 . 但文献中是使用的分布仅有 1979 年实测的一组数据 . 此数据长时间没有更新 , 不知实测困难在何处 . 此模型早被扬弃也未可知 . 3. 具体到模型的计算 , 实际有三种方法 . 另两种如下 : 无须进行分布变量的变换 , 直接根据 $f(e,\theta)$ 求出 $r$ 的分布 . 此法相当于已知某些变量的分布 , 求其函数的分布 , 最终化为求解积分 . 可采用 Monte Carlo 方法 , 随机产生大量电子 , 再统计其 $r$ 的分布即可 . 此法十分通用 , 代码实现亦很简单 , 更可方便对模型进行必要修正 . 4. 此文公式对端电压为零情形不适用 , 须对进行修正 . 5. 在分布一定的情况下 , 弹道模型最大近似为忽略电子云团中电子之间的相互作用 . 若想改进模型 , 这是切入点 .; 个人分类: 数学轮子|5556 次阅读|2 个评论

虚拟世界的电子云: 热度 1 felonwan 2013-9-7 16:22; 当年看到简单的映射产生的类似于电子云的图像时，不禁想到，如果电子真是以这样的方式在运动的呢？就是说，我们这个世界是虚拟的，高级的程序员（上帝）设置了最小的时间尺度和空间尺度，电子的位置是确定的，但每一步位置的更新由一个映射函数来实现，所以我们看到电子出现了云一样的图像。; 个人分类: 胡思乱想|3380 次阅读|2 个评论

电子是一朵电荷云吗？- 薛定谔电荷密度假设重审: 热度 1 gaoshan1900 2013-4-12 09:00; 1926 年，当薛定谔引入波函数并创立波动力学的同时，他猜想单个电子在空间中有一个电荷分布，并且空间各点的电荷密度正比于该位置处电子波函数的模方。由于人们普遍认为这种电荷分布无法测量也缺乏一致的物理图像，这一假设在很大程度上一直被忽略，尽管没有被否证。在最近一篇论文中，我重新分析了薛定谔的电荷密度假设，并论证了利用量子力学中的保护性测量可以测量到单个电子的电荷分布，而量子力学所预测的测量结果也证实了薛定谔的电荷密度假设。这一分析表明，电子确实是一朵电荷云，并且这朵电荷云是由点电荷的遍历运动形成的。详细内容请访问我的学术网页。 Comments are welcome ！ Movies of Electrons in Atoms; 个人分类: 量子物理|4158 次阅读|2 个评论

T物质与电子云: tyctyc 2013-3-16 08:45; 1. 均匀的光(激光束中心处)加上厚(5mm)单缝后，随着缝宽d变细透过的光照度I非线性变小I=k/ 。钢(无磁性的)和玻璃外无磁场电场，并且在空气或真空中磁场电场对光几乎无作用，所以称这种物质为T物质。 2.用偏振光证明固体表面T物质有各向异性。 3.用干涉实验证明T物质能改变光的相位差。 4.用直边衍射证明T物质能偏转、反射光。 5.用前人的气体折射率数值证明T物质存在于原子和电子中。以上实验重复多次任何人都能重现，排除上面实验现象是表面吸附气体产生的证据有二: 1.是用真空电子管中的面电极侧面偏转激光束，效果同空气中相同。 2.是日全食贝利珠的光偏转，月球表面是真空。开始学原子物理时习惯将电子想像为一个小球，后来学量子力学又认为核外电子象一片云，从高能物理实验知道在0.1fm时仍没发现电子的结构，大都份人认为电子是一个点粒子。认为电子是点粒子有几个问题： 1.无法解释介质中光速为什么小于真空中光速问题，原子中除电子和核外就是真空，若认为光与电子散射是介质光速小的原因，其必然的结论是介质光速与介质厚度成反比关系，这与实验结果矛盾。 2.无法解释上面的四个实验。二十多年前从几个方面总结归纳比较，又凭直觉提出电子的T物质密度分布是 .r是考察点到电子中心距离,r非常大时的T物质密度是，也等于真空中的T物质密度，k是系数。用该公式能解释上面几个实验，该公式和过去的实验和数据是相容的。从公式能看到电子是中心密度高边缘密度低的物体，象一小团云。详见川大出版社新书光子衍射与T物质。; 个人分类: T物质(太子弦)|2375 次阅读|0 个评论

[转载]ZETA电位: linxubo 2013-1-6 22:30; ZETA电位是一个表征分散体系稳定性的重要指标。由于带电微粒吸引分散系中带相反电荷的粒子，离颗粒表面近的离子被强烈束缚着，而那些距离较远的离子形成一个松散的电子云，电子云的内外电位差就叫作Zeta电位。 Zeta电位又叫电动电位或电动电势（ζ-电位或ζ-电势），是指剪切面(Shear Plane)的电位，是表征胶体分散系稳定性的重要指标。由于分散粒子表面带有电荷而吸引周围的反号离子，这些反号离子在两相界面呈扩散状态分布而形成扩散双电层。根据Stern双电层理论可将双电层分为两部分，即Stern层和扩散层。当分散粒子在外电场的作用下，稳定层与扩散层发生相对移动时的滑动面即是剪切面，该处对远离界面的流体中的某点的电位称为Zeta电位或电动电位（ζ-电位）。即Zeta电位是连续相与附着在分散粒子上的流体稳定层之间的电势差。它可以通过电动现象直接测定。目前测量Zeta 电位的方法主要有电泳法、电渗法、流动电位法以及超声波法,其中以电泳法应用最广。电泳法测定分散体系中微粒的荷电性质与Zeta电位.doc surpass固体zeta电位仪.pdf From百度; 个人分类: 共享|9912 次阅读|0 个评论

小木虫关于mulliken charge与bader charge讨论记录: dwd0826 2012-12-6 10:41; Mulliken电荷是一种计算原子partial charge（局部电荷）的方法。本来，电子是在空间分布的一团电子云，但是广大玩计算的同志希望能有一种更简洁的方法来描述这种混沌不清的分布，看看谁多谁少，谁剥削了谁，因此计算原子电荷就非常流行，称为布局分析(population analysis)，通俗说，如何在原子间分割大家共同的家产。大致说先后提出了三种分割家产的思路。第一类是以原子轨道对分子轨道的贡献划分。其中最著名的是Mulliken童鞋1955年提出的Mulliken population analuysis. Mullken认为，如果两个原子共用了一些电子对，那么电子可以分成3部分，属于A的(净原子布居)，属于B的，和共同的(重叠布居)。最公平的方法是，把大家共同拥有的一分为二，各拿一半，加上自己原有的，就是你的局部电荷。怎么计算净原子布居和重叠布居？根据分子轨道中的原子轨道系数。因为分子轨道是原子轨道的线性组合，假设两原子核外各有一条电子轨道A, B组成了一个电子对分子轨道C=xA+yB，总电荷等于波函数的平方：|C|^2=2个电子；仔细看这个公式，谁是谁的不用说了吧。。。类似依轨道划分的还有所谓NBO电荷，Born电荷。第二种分割思路是按波函数节点划分，这就是Bader charge，依据所谓的AIM理论，atom in molecule。Bader童鞋非常愤青，经常用很犀利的语言驳斥各种电荷划分。他说依轨道划分类似于在两原子间砍了一刀，各拿一半，这是没有任何物理意义的。那么什么叫有物理意义？他说你这一刀砍下去，要顺着波函数的节点砍下去。我们知道波函数的节点是波函数变号的地方，对应的电荷密度为0. 他说这是电子云空间分割最理想最天然的分割点，比你那轨道划分好5倍，呵呵。不可否认，分子轨道的空间节点可以显示成键的中心位置等信息，的确是一种比较好的划分方法。第三种思路，都是搞力场的童鞋感兴趣的，叫ESP电荷，包括原装ESP, 改进版的ChelpG, Hershifiled等方法。搞力场的童鞋说，你们搞切割的，虽然思路清晰，但是我拿到我的力场中一用，计算静电作用，发现不行，连分子偶极距都是错的。肿么办呢？俺们也不搞切割了，俺们拿一个探测电荷放到分子外头探，探探受到了多大的静电作用；把空间均匀划分成几千个格点，探几千次；然后呢，我就在原子核位点尝试放置一些电荷，来拟合探测电荷受到的静电作用。不断尝试，最后最能够重现分子静电场的那一套原子电荷就是俺要的电荷。这就是原始的ESP电荷分析。后来发展的ChelpG什么，就是在拟合中加各种约束，比如增加偶极距的权重。这种电荷分析方法基本上是经验拟合，但是能够正确重现偶极距，分子间作用等性质，搞力场的最喜欢。对他们来说，只要结果正确即可，何须在意经由何种途径？唯一不爽的是屏蔽效应很严重，即包裹在分子里面的原子的电荷不容易探到它们的静电作用，拟合时你电荷给大点给小点，拟合结果都差不多，郁闷。。。不全的大家补充。有人问平面波基组并非原子中心基组，没有原子轨道系数，怎么求Mulliken电荷呢？一般的平面波方法都是另外用一套原子中心基函数去拟合平面波计算得到的电子云分布密度，然后再套用Mulliken分析方法。; 29424 次阅读|0 个评论

[转载]氢原子电子云（matlab code）: Irasater 2012-5-30 13:48; 最近看到篇文章：http://blog.sciencenet.cn/blog-332266-544390.html，讲述氢原子电子云matlab程序，挺不错的。我拿来运行下，挺好看的。。。其中，.m（matlab源程序）见附件，运行主程序 H2elc.m 即可。 H2electroncloud.zip; 个人分类: Software|2486 次阅读|0 个评论

[转载]分子对称性与振动光谱选律——来自小猪的物理世界: 热度 1 Irasater 2012-5-27 14:27; http://www.newsmth.net/pc/pccon.php?id=7712nid=194260pid=0tag=0tid=15542 推荐书籍：分子对称性和光谱选律研究原子分子这门科学，无非是从两个方面入手——结构和反应。所谓结构，就是利用量子力学的方法，把整个体系的能量算出来，使其变分最小，得到的结构（电子云密度），就是分子的构型。然后利用简正分析、群论、分子轨道计算的方法可以得到分子整体或局部的对称性的一些信息，这就是研究分子结构的内容。所谓反应，就是特定构型的原子分子和光发生反应后的行为。这些行为可以通过一个可观测效果——“光谱”——来衡量，我们可以利用的原理解释光谱现象，比如原子光学和量子光学。我这个系列的东西主要是涉及到研究结构方面群论这一知识的应用，以及群论在研究反应方面的知识。这部分内容是很经典的，研究光谱的人都应该知道。假设分子构型已知（用量子力学可以算出来），我们可以通过几何的角度知道分子的对称元素，也就是作了这些变换后，分子又回到和原来一样的状态，分为四类： 1。空间反演不变i，x,y,z——-x,-y,-z 2。真轴转动Cn，绕着某一轴，按照固定方向（顺时或逆时针），转动2pi/n角度（注意转动后，其他轴的位置不变）。 3。平面反射sigma，比如xy平面反射，就是x,y,z——x,y,-z，当平面与前面说得转动轴平行时，计作v，垂直的话计作h。(这个和平时的说法反着，比较诡异) 4。非真转动S，S=sigma*Cn=Cn*sigma，前提是Cn与sigma正交。这里的sigma和Cn可以是分子的对称操作，也可以不是。上面这些对称操作，叫做对称元素。这些对称操作满足群的定义。所以我们说这些对称操作构成群。群里面的有子群和类的概念，不多说了。说一下如何找类里面所有的元素，首先找一个元素，然后把所有的元素和他按照定义做乘法，然后得到的全部结构就构成类。分子所属的群是对称点群，点群就是在变换中所有的操作都保持一点不变。可以分为5类，共32个点群。相关性之可以参看群表。分子的简正振动。这其实是分析力学里面的知识，在这里再强调一下。 N 个原子的情况下，利用质量开根号乘以原子相对位移得到的坐标作为广义坐标q，然后得到拉格朗日方程，并定义势能对q的偏微分定义为“力常数”，我们可以借得每个q对应的频率v，共3N个。对于每一个频率，可以解得3N个振幅，这就是说每个原子的频率虽然相同，但是振幅却有所差异。他们的初位相也一样。这种所有分子频率相同，初位相相同，但是振幅不同的震动就叫做简正振动。每个频率对应3N个振幅，共3N*3N个。对于真正的分子，还要减去3个平动的，3个或2个转动的自由度，其实最后只有3N-5或3N-6个简正振动。 Q是q的3N个同一频率不同振幅的线性组合，且满足特殊的能量坐标对应关系的坐标，叫做简正坐标，共3N个。利用这个坐标，我们的方程可以大大简化，以求得特征频率。这一段是群表示论的基础。对于一个分子，我们可以判断他的对称性，从而得知他所属的点群，以及里面的对称性操作。对于每个对称性操作，我们都可以选定一组“基”，也就是分子的坐标，从而用线性变化矩阵的方法来描述这个变化。我们如果取的基不同，得到的矩阵也不同，比如我们对于水分子，取O的三个坐标为基，得到的对称操作变换对应的矩阵是三维的，要是取三个分子所有的坐标，得到的矩阵就是9维的。我们把这样的矩阵叫做群里一个元素的表示，这个表示是根据基决定的，用这种基把群里所有元素的表示都求出来，这个矩阵组就叫做群的表示。注意，这个矩阵组的维数肯定都是相同的。这个矩阵组不是最简单的形式，根据线性空间的基的变换关系，我们可以把每个元素对应的矩阵准对角化，并且我们知道每个元素对应的矩阵对角化的结构应该是一样的。这样我们就把原来的矩阵组变成了准对角化的矩阵组，每个矩阵中对应的部分可以组成一个新的矩阵组，这就是以各不可约表示，也就是“表示”的最小单位。叫做“不可约表示”。一个可约表示可以分解为几个不可约表示。不可约表示是表示的“基”，任何表示都可以写成不可约表示的集合。其实把可约表示化成不可约表示，就是把一些“不坐标”换成一些“更基本的坐标”。注意，不可约表示之间的维数不一定相等的。从对角化过程就知道了。可以说，不可约表示利用分子所有可能的基，而每组不可约表示只是利用了其中几个基。每个元素的表示都可以分为那几个不可约表示中对应元素的对角组合矩阵。说说不可约表示的性质。 1。正交性定理，这个定理可以用来求不可约表示。 2。群的全部不可约表示的维数的平方和等于群的阶数。 3。特征标就是表示矩阵的迹。对角化过程不会改变迹。特征标有正交性 4。群的不可约表示数目和群的类的数目一样。确定一个群的不可约表示方法如下：首先利用性质2得到每种不可约表示的矩阵维数。再利用维数特点和性质3，确定第一个不可约表示的特征标。然后利用类似手法，可以把所有的特征标求出来。说一下特征标表，后面的坐标x,y,z,Rx,Ry,Rz,意思是说这个不可约表示（用穆里肯符号）的基满足的变换关系和对应的这六个量里面的一些量满足的关系一样，用这种方法我们可以去除分子运动的平动和转动，从而只得到振动。注意，Rx,Ry,Rz表示的意思是转动的方向，满足右手定则。对于一个分子的所属群的表示，我们可以把它分解成不可约表示的加和，不同不可约表示前面有系数。我们开始选取的表示一般是3N维的，首先把所有的元素特征标都求出来（只考虑变换后没有变位置的原子坐标就可以了，因为变了位置的对于特征标没有贡献），然后利用分量公式可以进行不可约表示的分解。最后再除去分子的平动和转动。当用分子的全部简正坐标为基时，得到的表示是完全对角化的，也就是说分子见证坐标是分子点群所属的不可越表示之基。比如Q1 对应的v1，就和其他的频率都不相同。一维表示对应的见证坐标是非兼并的，而二表示对应的见证坐标是二维兼并的。每个见证坐标具有的对称性，是和分子所属点群的某种不可越表示的对称性完全相同的，也可以按类区分。说说分子振动能级和跃迁几率首先一个问题是算符化，也就是对振动方程的改造。然后利用见证坐标，这样可以把哈密顿方程分解开，一个频率一个频率的求出，并可以求出波函数（兼并或非兼并）。一共有3N个频率，其中一个跃迁一个量子数叫基频，多个量子数叫泛频，多个频率跃迁叫组频。振动模的跃迁几率问题时一个含时围绕论的问题，利用叠带方法解决，一般求出一级近似就可以了。这个几率是跃迁到某一个状态的概率，后面的群论法只能解决能不能跃迁，不能解决大小问题。在电磁波与分子作用时，最显著的效果是偶极作用（一级近似），通过电动力学，我们可以知道这个几率是和ex平方成比例的，这也是后面用群论解决问题的基础所在。（红外吸收谱就是这个道理）说涌群伦的方法如何解决光谱问题。首先说说红外光谱，这是一种吸收谱，也就是外界光波的能量正好是两个台能量差时就可以发生的跃迁。但是这个跃迁时有条件的，那就是要使跃迁积分不为零。跃迁积分不为0，表示整个被积函数应该是在分子体系所有操作下都是对称的，否则按照奇函数的性质几分肯定为0。基于这样的特点，我们就可以涌群伦的方法研究跃迁了。也就是看三个量的直积是不是全对称的，要是就可以发生跃迁，否则不行。直积就是一种特殊的矩阵乘积，有一定的规律。可以证明分子基态是全对称的，偶极矩是属于平移对称性的，这样我们只需要看激发态属于什么对称性就行了。可以证明，当两个不可约表示相同时，直积才可以是全对称的不可约表示。这样我们就可以把红外光谱的选律总结如下：当激发态中含有Tx,Ty,Tz的对称性表示时，就可以发生跃迁，否则不行。同理，我们可以得到拉曼光谱的选律：当激发态波函数有TiTj对称性时，跃迁可以发生。注意拉曼光谱是散射谱，是双光子过程，红外谱是吸收谱，使单光子过程。这是最后一部分内容，基频、泛频和组频的振动光谱选律。前面都是理论铺垫，真正的跃迁还是要靠这三种形式的，那么选择定则到底是什么样的呢？如下： 1。基频红外跃迁定则：只有见证坐标Qi与Tx,Ty,Tz之一具有相同的不可约表示时。 2。基频拉曼跃迁定则：只有见证坐标Qi与Tx,Ty,Tz的二次项之一具有相同的不可约表示时。 3。拉曼光谱的偏振关系，比较复杂，看书吧。。。。 4。泛频红外跃迁定则：量子数奇数偶数时不一样时情况不同。兼并和非兼并也不同 5。组频红外跃迁定则：分为合频和差频，需要直积方法判定。这块很关键，好好看看书啊！！群论与杂化轨道杂化轨道是指从不同的原子的原子轨道之间进行耦合，形成新的原子轨道的过程，杂化可以分为sigma杂化和pi杂化。那么如何判断原子轨道是以什么方式进行杂化的呢？这就需要利用群论的对称性知识了。我们利用群论可以很清楚的知道哪些原子轨道会发生杂化。首先我们必须知道分子的杂化结果，也就是分子构型，然后看看是sigma杂化还是pi杂化。首先说说sigma杂化。 1。把杂化后的轨道作为基，然后把各个操作作用于基上，得到这种基表示的特征标。 2。利用约化公式，得到各个不可约表示的特征标出现的次数，也就是杂化轨道为基的表示中含有不可约表示的种类。新杂化的原子轨道和原来的原子轨道必须相同，我们可以知道哪些是参加杂化的原子轨道。 3。我们可以查到不同原子轨道对应的不可越表示，这样我们就可以知道新的混合的原子轨道是哪些原子轨道杂化而来到。可以有多种选择 4。最后，我们根据物理意义和化学元素周期律的特性，定出到底是哪种选择。对于pi杂化。其实步骤和sigma杂化差不多，只是需要记住，这里一个原子的轨道方向有两个，需要标定正方向后，然后操作。得到结果后，我们要除去sigma杂化所用的轨道（这个优先考虑），然后看看剩下的是怎样杂化的。我们可以得到“点群、杂化轨道和立体构型之间的关系表”，很有用。原子轨道的变换性质和对称性我们只讨论中心原子轨道的问题。我们根据s,p,d,f各种轨道的空间构型，可以知道它们在各个点群下的变换结果，利用约化公式我们可以得到它们的所属的不可越表示，这一信息在处理杂化轨道中很有帮助。其结果我们可以在“常见点群的对称轨道表”中查到。下面我们讨论配体轨道的问题。一个重要概念：只有属于分子点群统一不可越表示的中心原子轨道和配体原子轨道才能组合形成分子轨道。我们已经研究了中心原子的轨道，还有配体原子子的轨道需要研究。我们首先对sigma杂化轨道和pi杂化轨道进行特征标约化，得到sigma键中的对称性分布。不难发现，每一个sigma轨道单独拿出来都不是某种不可约表示的基，但是进行先行组合后就可以了。我们利用观察法把sigma轨道线性组合，然后按照不可约表示出现的次数进行分类，这样我们就可以得到哪些原子轨道组合属于哪个不可约表示了。同理我们也可以得到pi轨道的组合。这样的组合叫做“配体的群轨道”。然后我们利用中心原子轨道的对称性，找出配体群轨道中与之一致的轨道，进行同类任意的组合，就可以得到所有的分子轨道。这样得到的分子轨道是定性的，不能得到能级的高低。至此，我们可以完全得到一个分子的轨道信息。; 个人分类: Notes|5767 次阅读|1 个评论

matlab画氢原子电子云（源程序）—来自文献: 热度 1 zhangpengju 2012-3-5 17:57; —，命令文件： %% %氢原子电子云图 %by PengjuZhang %2012.03.02 clc; close all; figure('numbertitle','off','name','波函数图'); subplot(2,2,1); r=0:80; plot(r,R53(r)); xlabel('r'); ylabel('R(r)'); title('5f'); grid on; % 径向波函数R(r) subplot(2,2,2); plot(r,R53(r).^2); xlabel('r'); ylabel('R(r)^2'); title('5f'); grid on; %径向波函数密度R(r)*R(r) subplot(2,2,3); D=(r.^2).*(R53(r).^2); plot(r,D); xlabel('r'); ylabel('D(r)'); title('5f'); grid on; subplot(2,2,4); D=(r.^2).*(R63(r).^2); plot(r,D); xlabel('r'); ylabel('D(r)'); title('6f'); grid on;%径向分布函数D(r) %% figure('numbertitle','off','name','原子轨道图'); subplot(2,2,1); p=-pi/2:pi/30:pi/2; t=0:2*pi/50:2*pi; =meshgrid(p,t); theta=pi/2-P; phi=T; R=Ypx(theta,phi); =sph2cart(T,P,R);%球坐标转化为笛卡尔坐标的XYZ mesh(X,Y,Z); axis equal; xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z'); title('Ypx');%角度波函数Y subplot(2,2,2); R=Ypx(theta,phi);%调用函数 R=R.*R; =sph2cart(T,P,R); mesh(X,Y,Z); axis equal; xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z'); title('1Ypx1^2'); subplot(2,2,3); R=Ydxy(theta,phi); R=R.*R; =sph2cart(T,P,R); mesh(X,Y,Z); axis equal; xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z'); title('1Ydxy1^2'); subplot(2,2,4); R=Yfzxy(theta,phi); R=R.*R; =sph2cart(T,P,R); mesh(X,Y,Z); axis ('equal'); xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z'); title('1Yfzxy1^2'); figure('numbertitle','off','name','电子云图'); x=-15:15; y=x; =meshgrid(x,y); Z=zeros(size(X)); psi=psi_3dxy(X,Y,Z); psi2=psi.*psi; subplot(2,2,1); mesh(X,Y,psi); axis tight; xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('3dxy'); subplot(2,2,2); mesh(X,Y,psi2); axis tight; xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('13dxy1^2'); subplot(2,2,3); contour(psi2,10); axis tight; xlabel('x'),ylabel('y'),title('13dxy1^2'); z=x; =meshgrid(x,y,z); psi=psi_3dxy(X,Y,Z); psi2=psi.*psi; subplot(2,2,4); slice(X,Y,Z,psi2, , ); axis tight; xlabel('x'),ylabel('y'),title('13dxy1^2'); view(0,90); colorbar; 二，函数文件： function y=R53(r); p=2*r/5; y=1/300/sqrt(70)*(8-p).*p.^3.*exp(-p/2); function y=R63(r); p=r/3; y=1/2592/sqrt(35)*(72-18*p+p.*p).*p.^3.*exp(-p/2); function y=Ypx(theta, phi); y=sqrt(3/4/pi)*abs(sin(theta).*cos(phi)); function y=Ydxy(theta, phi); y=sqrt(15/16/pi)*abs(sin(theta).*sin(theta).*cos(theta).*sin(2*phi)); function y=Yfzxy(theta,phi); y=1/4*sqrt(105/pi)*abs(sin(theta).*sin(theta).*cos(theta).*sin(2*phi)); function y=psi_3dxy(x,y,z); r=sqrt(x.^2+y.^2+z.^2); u=sqrt(x.^2+y.^2); sin_theta=u./r; sin_phi=y./u; cos_phi=x./u; y=1/81/sqrt(2*pi).*r.*r.*exp(-r/3).*sin_theta.*sin_theta*2.*sin_phi.*cos_phi; 文献：计算机与应用化学，Vol.20，No.4，July，2003。 Ps：知道了简单原子的径向波函数和角向波函数之后，就可以在“函数文件”中修改相应的函数形式，从而得到自己想要的轨道电子波函数以及电子云。ＧＯＯＤ　ＬＵＣＫ！; 13790 次阅读|1 个评论

自由落体的“云”，请教与讨论: 热度 2 zhangxw 2011-5-1 17:03; 自由落体的“云”，请教与讨论最近看到一些博客文章对电子云的观点提出质疑与讨论，现在我也过来说几句算参加讨论与学习。 1. 一个手表停了，那么表的秒针只能停在一个位置上不动。 2. 如果表运行正常，那么你可以说，它现在的秒针正停在例如 15 的位置上，等等。 3. 如果这个表装有一个 1/100 秒就转一圈的秒针，这个转得特别快的表针就在人的迟钝的眼睛前面分不清“现在”在那里，而仅能看上去这个表有一层云了，由转得特别快的特殊秒针而形成的云。 4. 我理解，这里的 1/100 秒针云与所谓的“电子云”是类似的比拟。 5. 过去没有老师给我上过量子力学的课，在自学中，很难说我理解了多少量子力学。以上认识算是参加讨论。 6. 我过去写过一段文字，标题是自由落体的云。它把真空中一个弹性质点在引力场中降落再反弹，再反复的运动，用量子力学的波函数表示了出来。欢迎大家就该文提出看法。该文在《组成论》一书 20 章（ 224-227 ）页中。也许 http://zhangxw.gotoip1.com/ZCL/index.htm 的这个地址的 20 章可以找该文。由于那里有图，公式这里就不显示了。张学文 2011-5-1; 个人分类: 组成论|2894 次阅读|3 个评论

电子疑云: 热度 4 Education 2011-4-30 23:40; 曹天德的博文“从量子力学的波函数想开去 “说道电子云难理解，我也曾有同感。我觉得现在量子力学教科书上对电子云的提法不对，所以直接指出电子就是粒子。这是一个非主流的提法，但是不仅是我一个人这样提，我今天看了吴中祥老师的著作，发现他早已写出此观点。我对曹天德博文的引用和评论： Education 2011-4-20 11:18 不要把粒子看成‘粒子’、应该把它看成弥漫于整个空间的物质，只是在这种物质与其它物质作用并呈现某种现象时、例如电子在胶片上的感光点、带电粒子在云室中的径迹，才看上去是粒子，这个所谓的粒子是扣除背景的、概率密度极大值的分布”，我这样想象着。真是这样吗？我想不通，自己难住了自己！ ------------------------------------ 粒子就是粒子。 Education 2011-4-20 13:25 粒子就是粒子。博主回复(2011-4-20 12:17)：哈哈，我们在钻牛角尖呢，你不亦玩乎？ ----------------------------------------- “所谓的粒子是扣除背景的、概率密度极大值的分布“是不对的，可惜这么小的地方说不清博主回复(2011-4-20 13:28) ：博文说的是"猜",不是我平时给学生"讲"的. 那个地方太小，故我发此博文略作解释，单个粒子就是粒子，云或波是大量粒子的统计特性。单个粒子也有随机统计特性，我们打靶射击，弹着点的统计特性是可以定量分析的。但我只是业余爱好这些物理或者哲学，实在没精力系统写下来。我发现吴老师在系统写相对论和量子力学的改进， http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=226 。量子力学也引起"首届“科学网大学”学术擂台赛开战！： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=480705do=blogid=435956 " 科学网辩论赛第一场：量子力学完备吗？ http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=480705do=blogid=434878 (我评论：48] Education 2011-4-20 09:07 量子力学是不完备的。但是辩论很难操作博主回复(2011-4-20 20:38) ：是的，很难把握。）本博文看起来很乱，主题其实只有一个，就是是否能短时间内对量子力学，相对论有所改进。原文照登：从量子力学的波函数想开去 “http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=64261do=blogid=435005，已有 542 次阅读 2011-4-19 17:12 | 个人分类: 问题讨论 | 系统分类: 科研笔记 | 关键词:量子力学波函数粒子空间时间我说地球人没有几个可以动量子力学的，小黄说我很狂妄，小黄是不是说他自己可以动量子力学呢？我观望之。我虽然教量子力学多年、对量子力学也有些思考，但我自知本人是不能动量子力学的。以波函数为例，我们要么否定它、要么给它以新的诠释，才算得上是在动量子力学，对不对？波函数是量子力学的核心。我的疑惑之一是，在全空间自由的粒子，其概率密度与位置和时间无关，这是怎么一回事呢？怎样想象这个粒子的运动图象？ “不要把粒子看成‘粒子’、应该把它看成弥漫于整个空间的物质，只是在这种物质与其它物质作用并呈现某种现象时、例如电子在胶片上的感光点、带电粒子在云室中的径迹，才看上去是粒子，这个所谓的粒子是扣除背景的、概率密度极大值的分布”，我这样想象着。真是这样吗？我想不通，自己难住了自己！当前推荐数： 7 推荐人： caoyuanzhiye1 SoSoliton boxcar qhliu zuozw vigorous yatou 发表评论评论 ( 33 个评论) IP: 183.37.237.* 举报匿名 2011-4-20 12:31 21 楼要表达的是 Feynman's Path Integral 的假设？概率波均匀存在全空间，对于不同的物理体系，积分的方式不一样，结果也就不一样？我想问的是，这里有多少个假设！？所有我们能观察到的，那都是测量的结果，都影响力量子体系。在不测量之前，虽然体系可以按照假设的 Schordinger's Equation 发展，但顶多，我们也只能从，理论的层面去预言可能的结果。。。。如果说云室的轨迹的话，那么一定云室与电子构成的复合物理体系内，当然外加光子的影响的作用下的内部现象。在测量时，要想忽略外界的影响，必定需要将测量手段考虑在物理体系内部（当然从数学理论上来说，如果外部对物理体系的影响相当微弱可以忽略），这样形成一个自反馈的系统，测量得到结果的东西，结果进而影响系统的本身。另，宏观与微观现象的关系是？至于多宇宙理论，原则上说，从数学角度来说，确实可以这么设定。多宇宙，在解释，态叠加，波缩编，纠缠等方面是比较形象。但我个人更倾向于，“右眼如何看到自己右眼”的方式理解量子力学，我们可以借助很多手段，也可以开发数学工具，但“右眼”如何在逻辑上看到“右眼”呢？为什么大家总是喜欢，用经典的“感觉”图像来理解呢？电子，原则上来说，物理上，多数情况下，我们作为一个抽象的，带有部分属性的，空间几何点。原则上来说，还没有人真的，像人真实看到宏观物体一样看到真实的电子，即便是通过电子显微镜，那也是通过某些物理原理展现出在那一原理下的物理现象。我眼睛没近似的时候，不该看到的都看清楚了；可我眼睛近视了，看到的都是美女。。。如果说，某天将电子模型改进，引入一些新的物理参考因素，或许点涨得更像个人。。。量子力学作为一种解释和预言物理世界的方案，自成体系，而且有很多与经典思想不同。比如说，心灵传输的非局域性是量子力学的一个结论，而 Einstein 的相对性原理，或者说，因果关系律，与此是矛盾。但，一个物理学常识，群速度可以超过光速，这是没疑问的。如果将信息调制到相位中，是否可以实现信息的超光速传播？至少，在逻辑上，量子信息纠缠超光速传播也不是没有可能。总之，个人以为，对待量子力学，应该脱离经典的图象，从量子力学的基本假设开始(那是理论对世界认识的公理，后续所有的理论都是在此基础上的逻辑演绎)，如同决定论一般，接受“不确定的世界”，这个正如我们从不同角度看同一物体一般，波粒二象性也是如此，Bohr 的并协原理，或者说中国的阴阳八卦互补原理，不就是处理这类相互否认，但又不能相互推翻的理论么？ Education 2011-4-20 11:18 不要把粒子看成‘粒子’、应该把它看成弥漫于整个空间的物质，只是在这种物质与其它物质作用并呈现某种现象时、例如电子在胶片上的感光点、带电粒子在云室中的径迹，才看上去是粒子，这个所谓的粒子是扣除背景的、概率密度极大值的分布”，我这样想象着。真是这样吗？我想不通，自己难住了自己！ ------------------------------------ 粒子就是粒子。博主回复(2011-4-20 12:17) ：哈哈，我们在钻牛角尖呢，你不亦玩乎？; 个人分类: 相对论与量子力学|3683 次阅读|8 个评论

纳米材料的物理化学的本质定义: 热度 4 sulihong 2011-2-21 16:58; 关于纳米材料的定义，国际和国内都已经有过标准，但是不是根据某一维度100nm的尺寸以下，就可以判定是纳米材料呢？似乎这种定义和判定有不妥之处！实际纳米材料的量子力学本质，是界面力学效应对其材料全部微小空间结构都有影响的材料。从量子化学概念来说，是对构成纳米材料中的所有化学键来说，其电子云分布是存在差异化的（或者话句话说，近似处理，其每个化学键电子轨道是由表及里的阶梯递减有差异的）。从这个角度讲，纳米材料的特性是依赖于其界面的。对其定义采用界面晶胞、分子、原子或化学键占总体的百分数更准确反映其本质一些，我的看法是至少界面单元结构占总体全部单元组成结构百分率在0.1%以上，作为纳米材料的定义尺寸的上限，是合适和宽松的。而且由于每种材料分子或原子的差异，这样实际每一种纳米材料的尺寸都会有所不同，有可能是几十纳米，也可能是一百多纳米。仅根据一个维度100纳米作为定义尺寸，就有不妥之处。这一观点，早已发表过，我再次提出希望与同仁探讨。; 个人分类: 石墨烯|6646 次阅读|7 个评论

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