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量子与核物理

量子与核物理仿真器

量子隧穿、波函数、氢原子轨道、核衰变与自旋——以交互方式探索量子世界。

个仿真器
仿真器
带电粒子阱模拟器(保罗阱)
探索带电粒子在保罗阱中的捕获与逃逸过程。本模拟器通过调节交流电压、频率和直流偏压,实时演示马修方程稳定区。直观的可视化界面以红点标记当前a-q参数位置,蓝色区域…
氢原子光谱与玻尔模型计算工具
通过玻尔模型实时计算氢原子能级跃迁,生成莱曼、巴尔末、帕邢系列发射/吸收光谱。包含轨道动态可视化与可见光频谱显示,解析里德伯公式及光子能量计算(),深入理解量子…
放射性衰变与半衰期模拟器
使用NovaSolver放射性衰变模拟器,实时模拟C-14、I-131等核素的半衰期与指数衰变曲线。支持衰变链计算,直观探索碳定年、医用同位素与核废料管理的物理…
核裂变链式反应模拟器
模拟核裂变链式反应。调整铀浓缩度、慢化剂类型、控制棒吸收率和初始中子数,计算有效增殖因子keff,可视化每代中子数变化曲线,判断堆芯状态(次临界/临界/超临界)…
核反应堆中子扩散
本文介绍核反应堆中子扩散的CAE仿真方法,通过单群与双群扩散方程的解析解,计算堆芯中子通量分布与有效增殖系数keff。详细推导了公式,并展示其应用与计算结果,为…
辐射屏蔽计算工具
专业CAE辐射屏蔽计算工具,实时计算γ射线衰减系数、半值层(HVL)、十倍值层(TVL)与透射剂量率。支持铅、混凝土、水、铁、聚乙烯等多种屏蔽材料,快速评估与优…
箱中粒子模拟器(无限深方势阱)
量子力学基础交互模拟:可视化无限深方势阱的波函数ψₙ(x)、概率密度|ψₙ|²和能级图。支持电子、质子、中子及自定义质量,量子数n=1〜8,叠加态时间演化动画。…
等离子体模拟器
等离子体模拟器NovaSolver:在线计算德拜长度、回旋频率与拉莫尔半径,并实时可视化带电粒子在电磁场(洛伦兹力)中的运动轨迹。适用于等离子体物理研究与教学。…
量子谐振子模拟器
量子谐振子模拟器:交互式可视化波函数ψₙ(x)、概率密度|ψ|²及能级Eₙ=ℏω(n+½),支持量子数n=0至8调整,展示不确定性原理与Hermite多项式解析…
量子自旋模拟器
量子自旋模拟器NovaSolver:通过布洛赫球可视化自旋1/2量子态,实时模拟拉莫尔进动与拉比振荡,计算泡利矩阵期望值。探索量子计算与MRI核磁共振原理的交互…
量子隧穿效应·透射概率计算器
量子隧穿效应透射概率计算器:基于WKB近似与转移矩阵法(精确解),实时计算矩形势垒的隧穿概率。涵盖EV₀的共振透射条件(k\…
量子阱能级计算
本文介绍矩形和抛物线型量子阱的束缚能级数值计算方法。通过设定有效质量、阱宽和势垒高度等关键参数,可计算并可视化量子阱内的电子波函数分布及相应的能级跃迁能量。内容…
辐射屏蔽计算器(半值层·十值层)· NovaSolver Project
利用Beer-Lambert定律 I=I₀×exp(-μρx) 及积累因子实时计算伽马射线、贝塔粒子和中子的屏蔽效果。内置铅、混凝土、水、铁、聚乙烯的质量衰减系…
放射性衰变与半衰期计算器
选择核素(C-14、U-235、I-131、Cs-137等)实时计算放射性衰变。N(t)·A(t)的对数坐标图、衰变链可视化、半衰期·衰变常数·年代测定自动计算…
狭义相对论模拟器
探索狭义相对论核心效应!这款交互式模拟器让您拖动滑块调整速度,实时观察洛伦兹因子、时间膨胀、长度收缩与相对论动能的动态变化。一键可视化闵可夫斯基时空图与速度叠加…
核结合能模拟器 — 液滴模型与质量亏损
使用液滴模型(贝特-魏茨泽克公式)计算核结合能。可视化比结合能曲线,探索核裂变和聚变的能量释放。…
海森堡不确定性原理模拟器 — Δx·Δp可视化
演示海森堡不确定性原理(Δx·Δp≥ℏ/2),展示位置与动量不确定性的此消彼长。调节波包宽度,观察空间局域化对动量分布的影响。…
放射性碳定年模拟器 — C-14衰变与年龄估算
使用放射性碳(¹⁴C)定年法估算考古样本年龄。输入剩余¹⁴C分数,计算年龄和不确定性,适用于地质学、考古学教育。…

其他分类

量子物理基础

🙋
量子隧穿如何让粒子穿越势垒?
🎓
波函数ψ在势垒处不会突然为零,而是指数衰减:ψ ∝ exp(-κx),κ = √(2m(V-E))/ℏ。粒子在势垒另一侧被发现的概率不为零。宽度L的势垒透射率T ≈ exp(-2κL)。这使隧道二极管、STM和恒星核聚变成为可能。
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氢原子能级由什么决定?
🎓
En = -13.6 eV / n²。量子数n(主量子数)、l(角量子数)和ml(磁量子数)定义每个轨道。薛定谔方程给出正确的轨道形状(s、p、d、f)和跃迁概率。

常见问题(FAQ)

Q: 海森堡不确定性原理是什么?

A: Δx × Δp ≥ ℏ/2。位置和动量不能同时精确测量。同样,ΔE × Δt ≥ ℏ/2——寿命短的态有较宽的能量宽度(自然线宽)。这是基本限制,而非测量误差。

Q: 放射性衰变如何发生?

A: 衰变遵循N(t) = N₀×exp(-λt),λ = ln2/T½为衰变常数。α衰变:重核发射⁴He(通过库仑势垒量子隧穿)。β衰变:中子→质子+电子+反中微子。γ衰变:核去激发时发射光子。

Q: 什么是量子纠缠?

A: 两个粒子共享量子态,测量其中一个会立即影响另一个,与距离无关。贝尔定理(实验验证)证明这无法用隐变量解释。量子纠缠用于量子密钥分发(QKD)和量子计算。

Q: 核结合能如何计算?

A: B = (Z×mp + N×mn - M_核)×c²。每核子结合能在⁵⁶Fe附近达到峰值(约8.8 MeV/核子)。重核裂变和轻核聚变都通过趋近此峰值释放能量——这是核能和恒星能源的来源。