—=—m—mmxmrxméxnmnhnxsnxmmnananannhBran Siti SE Sake Sani nan anSKSS oD -BObP2A«0XaRNEHLhSnD!G D2SdMeoahRPB—t.k9nV, BO GIAO DUC VA DAO TAO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SU PHAM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ “tesfefefstefef<1<<<0e1f<0s)21s4<s0sÐ*eI*fetef*lste4+ Đầ 2⁄22 UNG DỤNG PHAN iM MATLAB KHAO SÁT MOT SO BAI TOA VAT LY NGUYEN TỬ YA MAT (ÂN GVHD : THAY LE NAM THAY ĐỖ XUAN HỘI SVTH : PHAM THỊ NGỌC PHƯƠNG NIÊN KHOA: 2001-2005 v. ro oe oPeeeean ee eB EO OBOEOO SS £09 CAM ON cate Bốn năm vừa qua là khoảng thời gian quý báu dé em rèn luyện, học tập, chuẩn bị về mọi mặt cho công tác giảng đạy sau này dưới sự dạy dỗ, diu đắt của Quy Thay, Cô trong khoa Vật lý cũng như của Quý Thầy, Cô của trường Đại Học Sư Phạm TP. Hồ Chí Minh.
Em xin gửi đến Quý Thầy, Cô lời cảm ơn chân thành nhất. Chúc Quý Thầy, Cô sức khỏe và thành công. Đặc biệt em xin cảm ơn Thầy Lê Nam và Thầy Đỗ Xuân Hội đã gợi ý để tài luận văn này; cũng như đã giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình, nhận xét, góp ý về mặt nội dung trong quá trình thực hiện tập luận văn này. Sinh viên thực hiện Phạm Thị Ngọc Phương.
LOD HOF DAU osteo 1. Công nghệ thông tin dang được Ung dung rộng rãi trong việc giảng day và nghiên cứu khoa học. Máy tỉnh có thể giúp con người giải quyết được rất nhiều vấn để vì nó có khả năng xử lý cực nhanh và chính xác. Riêng trong lĩnh vực vật lý, một số ngôn ngữ lập trình có thể lập trình tính toán nhằm giải quyết mot bài toán, mô phỏng.
khảo sát một hiện tượng. như Pascal, Portran, C, Java. Từ những thực tế trên, với mong muốn bổ sung sung kiến thức. trang bị khả ning sử dụng một ngôn ngữ lập trình hỗ trợ cho việc giảng day và nghiên cứu sau này đã thôi thúc tôi chọn để tài: Ứng dung Matlab khảo sát một số bài tóan Vật lý nguyên từ và hat nhân.
Matlab được ưu tiên chọn lựa vì nó đơn giản, để học và có môi trường tinh toán, để hoa mạnh. Tập luận van gốm có 7 chương chính, chương đấu tiên sẽ giới thiệu khái quất về Matlab, sáu chương còn lại mỗi chương sẽ khảo sát một số bài tóan trong Vật lý Nguyên tử - Hạt nhân. Cụ thể: e Chương |: Giới thiệu tổng quát về Matlab. e Chương 2: Khảo sát thí nghiệm tấn xạ Rutherford và sự va cham giữa các hạt se Chương 3: Khảo sal định luật phân ri phóng xa, xét lượng hạt nhân phân ra bằng phương pháp số.
Chương 4: Khảo sát qu? đạo của electron trong ion Hy", Chương 5 Khảo sát xác suất tìm thấy điện tử trong nguyên tử Hydro. Chương 6: Khảo sát hàm sóng trong chuyển động một chiều. Chương 7: Khảo sát sự biến đổi trạng thái theo thời gian. Thông qua các chương trình và lời giải thích cụ thể các chương trình trong tập luận văn này, hy vọng rằng người đọc sẽ có thể hiểu được và sử dụng thành thạo Matlab, cũng như nắm được các thuật toán, phương pháp khi giải quyết một bai toán, đặc biệt là khi gập phải những bài toán mà chúng ta không thể giải quyết theo phương pháp truyền thống.
Các chương trình mô phỏng được viết sin cũng sẽ góp phan vào bộ sưu tập các mô phỏng cho sinh viên vật lý sau này khi giảng dạy ở các trường phổ thông; hoặc có thể dùng cho sinh viên làm tài liệu bổ sung môn Vật lý Nguyên tử và hạt nhân. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, tập luận van chắc chin vẫn không tránh khỏi những thiểu sót. Mong nhận được sự góp ý từ Quy Thầy, Cô và các ban đọc. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2005, S| THU e ẻ cut L Trưởng : 3! 1P.
H Ó - C n d I - M I N + : BANG TOM TAT ĐỀ TÀI LUANVAN “TÊN DE TÀI:ỨNG DUNG MATLAB KHẢO SÁT MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG VAT LÝ NGUYÊN TỬ-HAT NHÂN (GVHD: THAY LÊ NAM. THAY DO XUAN HỘI. SVTH: PHAM THỊ NGỌC PHƯƠNG. Mục tiêu đề tài: Mô phỏng một số hiện tượng cơ bản trong Vật lý nguyên tử-hạt nhân bằng chương trình Matlab 6.
Thông qua chương trình mô phỏng, tác giả mong muốn giới thiệu phan mềm lập trình Matlab. Đây là một phần mém tiện lợi. vừa để sử dụng vừa có công cụ đồ họa và công cụ tóan mạnh. Đây là chương trình can thiết cho những sinh viên các ngành như Tóan , Lý.
Đặc biệt, đối với các bạn sinh viên Sư pham ngành Vật lý. Việc hiểu rõ và sử dụng thành thạo ngôn ngữ lập trình Matlab sẽ giúp các bạn có thể giải quyết các bài tóan và mô phỏng các hiện tượng Vật lý từ đơn giản đến phức tạp. Điều này rất giúp ích cho các bạn trong quá trình giảng dạy và nghiên cứu sau này. Các chương trình mô phỏng được viết nhằm mục đích 'hình ảnh hóa' các hiện tượng trong trong một số bài tóan Vật lý nguyên tử và hạt nhân.
TY những hình ảnh này, phan nào giúp các ban sinh viên hiểu rõ hơn về một số vấn để trong Vật lý nguyên tử vahat nhân. Phương pháp nghiên cứu: Để thực hiện để tài này, dưới sự hướng din của Thấy Lê Nam và Thấy Đỗ Xuân Hội, tôi tiến hành thu thập tài liệu có liên quan từ tất ca các nguồn : sách vở, giáo trình, các Website. Tìm kiếm ý tưởng , tham khảo ý kiến các thay hướng dan để hoàn thành phan khảo sát lý thuyết và các thuật toán. Về phần viết chương trình Matlab , tôi tìm hiểu lý thuyết sau đó ứng dụng những kiến thức đó để xây dựng chương trình mô phỏng.
Nội dung nghiên cứu: Tập luận văn này gồm 7 chương chính. Trong chương @ ching ta sé tìm hiểu tổng quát về Matlab. Sáu chương còn lại, mỗi chương sẽ tìm hiểu và mô phỏng một hiện tượng trong Vật lý nguyên tử và hụt nhân. Ở mỗi vấn để, ngoài việc khảo sat các thông số của hệ đang khảo sát, tac giả còn cố gắng xây dựng các mô hình đông nhằm làm rõ quá trình phát triển theo thời gian của hệ mot cách sinh đông hơn.
Chương L: Giới thiêu tổ ít về Matlat Trong chương này, tác giả muốn giới thiệu khái quát về phấn mềm Matlab. Các nội dung chính trong chương này bao gốm. Giới thiệu tổng quát về Matlab. Chúng ta sẽ tìm hiểu vé các môi trừơng làm việc chính của Matlab: © Tìm hiểu về màn hình Matlab bao gồm các cửa số lệnh trong Matlab.
© Tim hiểu các dang file trong Matlab: M-file, file hình ảnh. Simulink và GUI (giao diện đồ hoa). © Chúng ta cũng sẽ tìm hiểu cách lưu giữ và gọi thông tin trong Matlab. Giới thiệu một số cú pháp lệnh cơ bản của Matlab được sử dung trong tập luận văn: © Chúng ta sẽ tìm hiểu về chức năng và cách sử dụng: tóan tử logic, cấu trúc swicth-case, vòng lặp for va while.
© Trong phan này, chúng ta cũng tìm hiểu vẻ cách giải cacetrinh vi phân bằng phương pháp số. © Cuối cùng, chúng ta sẽ tìm hiểu về ma trận và cách xử lý các phép tóan trên ma trận Chương 2: Tan xạ Rutherford Trong chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu khái quát về lý thuyết tán xạ Ruthcrford. Từ lý thuyết xảy dựng thuật toán để khảo sát hiện tượng trên máy tính. Tiếp theo, chúng ta dưa trên thuật toan vừa xây dựng để viết chương trình Matlab.
Kết quả chay chương trình giúp ta có thể khảo xát hiện tượng tán xa của chùm hat alpha khi bay đến hạt nhân bia làvàng (tan xạ Rutherford) cũng như các hạt nhân bia khác nhau và khảo sát sự va cham giữa các hại. Trong chương này, chúng ta tìm hiểu lý thuyết định luật phân rã hat nihan. Từ biểu thức của định luật, ta xảy dựng chương trình Matlab biểu diễn đổ thị định luật phân rã hat nhân của các chất. Ngòai ra, chúng ta còn tìm hiểu về phương pháp số ngẫu nhiên của máy tinh.
Bằng phương pháp số. ta viết chương trình Matlab để tìm hiểu số hat nhân me phản rã và xổ hạt nhân con phần rã. So sinh đồ thị biểu dién xổ hạt nhân me và hat nhân con dựa trên định luật phân rà phóng xa và phương pháp số n gấu nhiên. Chương 4: lon H>* Trong chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu lý thuyết vé phân tử và phan tử Hy’.
Chúng ta sử dung phương pháp số của Feynman-Newton giải quyết phương trình vi phân bậc hai để khảo sát qũy đạo electron trong ion Hy”. Dựa vào phươn pháp trên, viết chương trình bằng Matlab để khảo sát quỹ dao, dé thi wan tốc của electron trong ion H;” trong ba trường hợp cụ thể: quỹ dao electron trong ion H;” ổn định, quỹ đạo electron trong ion Hy" không ổn định, quỹ đạo electron trong ion H:” có quy đao khép kín. Chương 5: Nguyên từ Hydro Trong chương này, chúng ta tìm hiểu lý thuyết về xác suất tìm thấy điện tử của nguyên tử Hydro. Dựa vào đa thức Laguerre và da thức Legendre liên đới, ta viết chương trình bằng ngôn ngữ Matlab để biểu diễn xác suất tìm thấy điện tử trong mguyén tử Hydro theo bán kính r, xác suất tìm thấy điện tử trong nguyên tử Hydro theo góc, xác suất tìm thấy điện tử trong nguyên tử Hydro tổng quát.
“Chương 6: Phương trình Schrodinger Trong phan này, chúng ta sẽ tìm hiểu về hố thế có thành cao vô hạn, hố thế có thành cao hữu han, hàng rào thế, dao đông tử. Trong các bài tóan hố thể có thành cao vô hạn. hố thể có thành cao hữu hạn, chúng ta tìm hiểu và sử thuật tóan Euler-Cromer để tìm hàm sóng của hạt trong các trường hợp trên khi biết được nang lượng ban dau của hạt, Dua vào thuật tòắn này, ta viết chương trình Matlab để khảo sát và so sánh hàm sóng tim được từ phương pháp số Euler-Cromer với phương trình sóng tìm được từ lý thuyết, Trong bài toán hang rao thé. ta dua vào phương trình sóng để viết chương trình khảo xát.
Trong bài tóan dao đông tử, a dựa vào da thức Hermite xác định ham sing của dao động tử. Viết chương trình bing ngôn ngữ Matlab để khảo sát ham sóng và xác suất của dao động tử điều hòa. 7: ién Trong chương này. chúng ta sẽ tìm hiểu lý thuyết về phương trình phu thuốc thời gian, và mật độ dòng xác suất.
Ta xây dựng chương trình Matlab để khảo sát hàm sóng theo thời gian trong trường hợp sóng tới va cham với hàng rào rộng vô hun. Trong phẩn chương trình này, ta viết hàm sóng chủ yếu dựa trên phương trình sóng phụ thhuộc thời pian được xác định bằng lý thuyết.