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物理代写|原子物理学代考Atomic Physics代考|PHY3303 Hydrogenic atoms

如果你也在 怎样代写原子物理学Atomic Physics PHY3303这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。原子物理学Atomic Physics原子、分子和光学物理学(AMO)是研究物质与物质以及光与物质之间的相互作用;在一个或几个原子和几个电子伏特左右的能量尺度。 1356 这三个领域是密切相关的。AMO理论包括经典的、半经典的和量子的处理。通常,受激原子和分子的电磁辐射(光)的发射、吸收、散射的理论和应用,光谱学的分析,激光器和马斯克的产生,以及一般物质的光学特性,都属于这些范畴。

原子物理学Atomic Physics是AMO的子领域,研究原子作为电子和原子核的孤立系统,而分子物理学是研究分子的物理特性。由于原子和核在标准英语中的同义使用,原子物理学这个术语经常与核电和核弹联系在一起。然而,物理学家区分了原子物理学和核物理学,前者涉及原子作为一个由原子核和电子组成的系统,后者则只考虑原子核。重要的实验技术是各种类型的光谱学。分子物理学虽然与原子物理学密切相关,但也与理论化学、物理化学和化学物理学有很大重合。

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物理代写|原子物理学代考Atomic Physics代考|PHY3303 Hydrogenic atoms

物理代写|原子物理学代考Atomic Physics代考|Hydrogenic atoms

Similarly to the $\mathrm{H}$ atom, there exist other atomic systems consisting in just one bound electron-nucleus pair: they are obtained upon ionisation of multi-electron atoms. For instance, by removing one electron from helium or two electrons from lithium and so on, we obtain the series of the hydrogenic atoms $\mathrm{He}^{+}, \mathrm{Li}^{2+}, \mathrm{Be}^{3+}$, etc where the superscripts indicate the degree of ionisation.

The main difference with respect to the true $\mathrm{H}$ atom consists in the fact that hydrogenic atoms have a non-unitary nuclear charge $+Z e$. More specifically, we have $Z=2$ for $\mathrm{He}^{+}, Z=3$ for $\mathrm{Li}^{2+}, Z=4$ for $\mathrm{Be}^{3+}$, and so on. Nevertheless, the nucleus can be still considered as a point-like charge and, therefore, it generates a Coulomb field with the very same symmetry characteristics already discussed for the $\mathrm{H}$ atom: it is central, although more intense since $Z>1$. This feature has very important consequences: the factorisation of the electron wavefunction into a radial and an angular part, the solution of the Schrödinger equation, the onset of three quantum numbers, and the energy spectrum remain basically unaffected. The only difference is that the atomic number is suitably appearing in some equations. In particular:

the angular part of the wavefunction is unaffected: spherical harmonic functions do not contain any information about the strength of the nuclear field, rather they are only determined by its central character.

the radial part of the wavefunction now depends on $Z$ : with reference to equation (3.22) and table $3.2$ written for the true hydrogen atom, this threefold dependence displays as (i) the addition of a multiplicative prefactor $Z^{3 / 2}$, (ii) the replacement of any power $r^k$ appearing in the polynomial term by $(\mathrm{Zr})^k$, and (iii) the replacement of any factor $r$ appearing in the exponential term by $(Z r)$. Another consequence is that the expectation value $\langle r\rangle_{n l m_l}$ given in equation (3.28) becomes inversely proportional to $Z$, as expected: since this quantity was interpreted as an estimation of the atom size, it is natural to admit that the larger the nuclear charge, the smaller is such a size. In other words, being the electron more strongly attracted by larger $Z$ values, its wavefunction tends to shrink in extension. In practice a multiplying factor $1 / Z$ must be inserted into equation (3.28).

the energy of the quantum states becomes proportional to $Z^2$ : since the energy eigenvalues of the $\mathrm{H}$ atom depend on the square of the nuclear charge, then for hydrogenic atoms equation (3.32) must be simply replaced with
$$
E_{\mathrm{n}}=-\frac{m_{\mathrm{e}} Z^2 e^4}{8 \varepsilon_0^2 h^2} \frac{1}{n^2} .
$$

物理代写|原子物理学代考Atomic Physics代考|Magnetic moments and interactions

As anticipated, an electron moving around a proton along a close orbit corresponds to a current, as shown in figure 3.7. While this is a classical picture, it is worthy of further investigation since it is a promising approach to introduce magnetic interactions into a more refined description of the hydrogen atom.

Let us consider a charge $-e$ moving along a close, stable, and circular orbit with radius $r$. If the electron moves with a constant (linear) velocity $v$, then the modulus of the corresponding orbital angular momentum is $L=m_{\mathrm{e}} v r$ and the associated current is $i=e v / 2 \pi r$. The Ampere principle of equivalence allows one to associate a magnetic dipole moment with the current
$$
M_L=i \pi r^2=\frac{1}{2} e v r=\frac{e}{2 m_{\mathrm{e}}} m_{\mathrm{e}} v r=\frac{e}{2 m_{\mathrm{e}}} L
$$
where the subscript $L$ indicates that such a magnetic moment is associated with the electron orbital motion. For historical reasons this equation is usually set in a different form
$$
M_L=\frac{e}{2 m_{\mathrm{e}}} L=\frac{e \hbar}{2 m_{\mathrm{e}}} g_L \frac{1}{\hbar} L
$$
where the constant $g_L=1$, admittedly not necessary at this stage, is named orbital $g$ factor and will find full explanation later on. The quantity
$$
\mu_{\mathrm{B}}=\frac{e \hbar}{2 m_{\mathrm{e}}}=9.2732 \times 10^{24} \mathrm{~J} \mathrm{~T}^{-1}
$$
is called Bohr magneton: since the ratio $L / \hbar$ is dimensionless, it plays the role of the ‘unit of magnetic moment’ in atomic physics (it is assumed to measure the magnetic field in Tesla units, symbol T).

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原子物理代考

物理代写|原子物理学代写|Atomic Physics代写|氢原子

与$$原子类似,还存在其他仅由一对结合的电子-核组成的原子系统:它们是在多电子原子电离后得到的。例如,从氦中去掉一个电子或从锂中去掉两个电子,以此类推,我们就得到了氢原子系列$mathrm{He}^{+}、 mathrm{Li}^{2+}、mathrm{Be}^{3+}$等,上标表示电离程度。
与真正的$mathrm{H}$原子的主要区别在于,氢原子有一个非单数的核电荷$+Z e$。更具体地说,$mathrm{He}^{+}有$Z=2$,$mathrm{Li}^{2+}有Z=3$,$mathrm{Be}^{3+}有Z=4$,依此类推。然而,核仍然可以被看作是一个点状电荷,因此,它产生的库仑场与已经讨论过的$mathrm{H}$原子的对称性特征完全一样:它是中心的,尽管由于$Z>1$而更加强烈。这一特征具有非常重要的后果:电子波函数的因子化为径向和角度部分,薛定谔方程的解,三个量子数的开始,以及能量谱基本上不受影响。唯一的区别是原子序数适当地出现在一些方程式中。特别是。
波函数的角度部分不受影响:球面谐波函数不包含关于核场强度的任何信息,相反,它们只由核场的中心特征决定。
波函数的径向部分现在取决于$Z$:参照方程(3.22)和表3. 2$为真正的氢原子写的,这种三重依赖性显示为(i)增加了一个乘法前置因子$Z^{3 / 2}$,(ii)用$(\mathrm{Zr})^k$替代出现在多项式项中的任何幂$r^k$,以及(iii)用$(Z r)$替代出现在指数项中的任何因子$r$。另一个结果是,方程(3.28)中给出的期望值$langle rrangle_{n l m l}$变得与$Z$成反比,正如预期的那样:由于这个量被解释为对原子大小的估计,自然会承认核电荷越大,这种大小就越小。换句话说,由于电子被更大的$Z$值所吸引,它的波函数在扩展中趋于缩小。在实践中,必须在方程(3.28)中插入一个乘法系数1/Z$。
量子态的能量与$Z^2$成正比:由于$mathrm{H}$原子的能量特征值取决于核电荷的平方,那么对于氢原子,方程(3.32)必须简单地替换为
$$
E_{\mathrm{n}}=-\frac{m_{\mathrm{e}} Z^2 e^4}{8 \varepsilon_0^2 h^2}。\frac{1}{n^2}。
$$

物理代写|原子物理学代考|原子物理学代考|磁矩和相互作用

正如预期的那样,如图3.7所示,电子围绕质子沿近似轨道运动,对应于一个电流。虽然这是一幅经典的图画,但它值得进一步研究,因为它是一种很有希望的方法,可以将磁相互作用引入对氢原子的更精细的描述中。

让我们考虑一个电荷$e$沿着半径为$r$的紧密、稳定和圆形的轨道运动。如果电子以恒定(线性)速度$v$运动,那么相应的轨道角动量的模数是$L=m_{mathrm{e} v r$,相关的电流是$i=e v / 2 /pi r$。安培等价原理允许人们将磁偶极矩与电流联系起来
$$
M_L=i\pi r^2=\frac{1}{2} e v r=\frac{e}{2 m_{mathrm{e}} m_{\mathrm{e}} v r=\frac{e}{2 m_{mathrm{e}}. L
$$
其中下标$L$表示这种磁矩与电子轨道运动有关。由于历史原因,这个方程通常被设定为另一种形式
$$
M_L=frac{e}{2 m_{mathrm{e}}。L==frac{e `hbar}{2 m_{mathrm{e}} g_L\frac{1}{hbar}。L
$$
其中常数$g_L=1$,诚然在这个阶段没有必要,被命名为轨道$g$因子,将在后面找到完整的解释。这个量
$$
\mu_{mathrm{B}}=frac{e\hbar}{2 m_{mathrm{e}}=9.2732\times 10^{24}。\J

$$
被称为玻尔磁子:由于$L / \hbar$的比率是无量纲的,它在原子物理学中扮演着 “磁矩单位 “的角色(它被假定为以特斯拉单位测量磁场,符号T)。

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微观经济学代写

微观经济学是主流经济学的一个分支,研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富,各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。

线性代数代写

线性代数是数学的一个分支,涉及线性方程,如:线性图,如:以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。

博弈论代写

现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼(John von Neumann)提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理,这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后,1944年,他与奥斯卡-莫根斯特恩(Oskar Morgenstern)共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书,该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论,使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。

微积分代写

微积分,最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”,是对连续变化的数学研究,就像几何学是对形状的研究,而代数是对算术运算的概括研究一样。

它有两个主要分支,微分和积分;微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率,而积分涉及数量的累积,以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系,它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。

计量经济学代写

什么是计量经济学?
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用,使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设,并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验,然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。

根据你是对测试现有理论感兴趣,还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣,计量经济学可以细分为两大类:理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。

MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。