Rosen-MorseⅡ势函数的Klein-Gordon方程和Dirac方程束缚态的精确解
Neumann边条件无电容效应Sine-Gordon系统的动力学

文章编号:1000-1506(2001)03-0041-03Neumann 边条件无电容效应Sine-gordon 系统的动力学刘迎东,何卫力(北方交通大学理学院,北京100044)摘要:证明当扩散系数适当大时Neumann 边条件下无电容效应的Sine-gordon 系统全局吸引子是一条不变曲线,系统在其上的行为类似于圆周上的保向同胚.关键词:全局吸引子;不变曲线;保向同胚中图分类号:O175.2文献标识码:ADynamics of Sine-gordon System Without CapacitanceEffect Under Neumann Boundary ConditionLIU Ying-dong ,HE Wei-li(CoIIege of Sciences ,Northern Jiaotong University ,Beijing 100044,China )Abstract :In this paper we prove that the gIobaI attractor for the Sine-gordon system without capacitance effect under Neumann boundary condition is an invariant curve.The behavior of the system on the curve is Iike the orientation preserving homeomorphism on a circIe.Key words :gIobaI attractor ;invariant curve ;orientation preserving homeomorphism1问题的提出在前文[1]讨论了狄氏边条件下无电容效应的Sine-gordon 系统的动力学,本文继续讨论Neumann 边条件下它的动力行为,将证明此时全局吸引子是一条不变曲线,系统在其上的行为类似于圆周上的保向同胚.此时边条件变成了 U i n !X R+=0.记E =(L 2(!))n , · 为E 中范数.设f i (x ,I ) C (R +,L 2(!))并且f i 关于I 以T 为周期.显然-C 是扇形算子,并且C 可生成强连续半群{e CI }I 0.G (I ,U ):R +X E E 关于U 一致Lip 连续.Lip 常数为".相应的积分方程为:U (I )=e CI U 0+Ie C (I -#)G (#,U (#))d #.定义1积分方程的连续解称为温和解.原问题存在唯一温和解U C (R +,E )[2].定义S (I )U 0=U (I ,U 0),U (I ,U 0)是初值为U 0的温和解,由周期性{S (NT )}N 0构成离散半动力系统.根据不可约弱耦合拟增椭圆组的特征值性质,-C 存在主特征值[3].因为-C 的所有特征值大于等于0,而易知0确为一个特征值,故0为主特征值,其对应主特征向量为(1,1,…,1).由算子扰动理论易知:引理1-C 是非负自伴算子,其特征值为0=$0<$1 $2 … $m …,当m + 时,$m + 且0为主特征值.收稿日期:2000-08-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(19971004)作者简介:刘迎东(1971—),男,河北高阳人,讲师,博士.email :Iiuyingdong@第25卷第3期2001年6月北方交通大学学报JOURNAL OF NORTHERN JIAOTONg UNIVERSITY VoI.25No.3Jun.2001设主特征值0的主特征向量(l ,l ,…,l )生成的线性子空间为E l ,记 U =lI !I J!E Ii =lU i (x )c x ,记E 2={U E IU =0},则E =E l E 2.显然E l 、E 2都是C 的不变子空间,并且V U E 2〈CU ,U 〉<-"〈U ,U 〉.!吸收集定义!称B ={p +g E I p E l ,g E 2, g <r }为E 中半径为r 的伪球.显然,G (I ,U )在E 中一致有界,记为c.定理"设B 0为E 中伪球,半径为c /"l ,则V I >0,S (I )B 0c B 0,并且B 0吸引E 中任意有界集.证明V U 0 E ,记U (I )=S (I )U 0,则U (I )满足:U (I )=e CI U 0+JIe C (I -#)G (#,U (#))c #.设E 到E l 的投影算子为P ,到E 2的投影算子为O ,则OU(I )=e CI OU 0+JIe C (I -#)OG (#,U (#))c #,OU (I ) < e CIO OU 0 +JI0 eC(I -#)O G (#,U (#) c #<e -"l I OU 0 +c "l(l -e -"l I ),V U D ((-C )l /2)= E ,定义 U E = U +(-C )l /2U ,则 E 为Banach 空间.记 E l =E l E , E 2=E 2 E.则有:定义#称集合 B ={p +g E I p E l ,g E 2, g E <r }为 E 中半径为r 的伪球.定理!存在 E 中一个伪球 B 0,半径为r l ,使得对任意E 中有界集B ,存在I l =I l (B )>0,当I >I l 时,S (I )B c B 0.证明c Uc I=CU +G (I ,U ),用O 作用后再与OU 作内积得〈O c U c I,OU 〉=〈COU ,OU 〉+〈OG (I ,U ),OU 〉,则c c I OU 2+ (-C )l /2OU 2<-"l OU 2+2 OG (I ,U ) OU <-"l 2OU 2+c.结合定理l 可知,任给E 中有界集B ,存在I 0=I 0(B )>0,当I >I 0、r >0时,JI +rI(-C )l /2OU 2c #<c .又有〈-CU ,Oc Uc I〉=〈-CU ,COU 〉+〈OG (I ,U ),-CU 〉,l 2c (-C )l /2OU 2c I <-l 2COU 2-"l 2 (-C )l /2OU 2+ OG (I ,U ) COU ,c (-C )l /2OU 2c I<-"l (-C )l /2OU 2+c.再由一致GrOnwall 不等式[4],即得结论.#锥性质定义$称Z ={p +g E I p E l ,g E 2, g < p }为E 的锥.定理#设"l >4$,则V x 0、y 0 E.(l )如果y 0-x 0 Z ,则S (I )y 0-S (I )x 0 Z ,V I >0.(2)如果存在I 0>0,使得S (I 0)y 0-S (I 0)x 0 Z ,则OS (I )y 0-OS (I )x 0 <e -"l I /2 O (y 0-x 0) ,0<I <I 0.证明记y (I )=S (I )y 0,x (I )=S (I )x 0,p (I )=P (y (I )-x (I )),g (I )=O (y (I )-x (I )).于是p (I ),g(I )分别满足:c pc I =P (G (I ,y (I ))-G (I ,x (I ))p (0)=P(y 0-x 0{),c gc I =Cg +O(G (I ,y (I ))-G (I ,x (I )))g (0)=O(y 0-x 0{),所以c c I( g 2- p 2)<-2"l g 2+2$( p 2+ g 2)+4$ p g .24北方交通大学学报第25卷由条件O 1>4B 知当 p = g 时,dd t ( g 2- p 2) (-2O 1+8B ) g 2 0,这表明如果y 0-x 0 Z ,则y (t )-x (t ) Z.若存在t 0>0,使y (t 0)-x (t 0) Z ,则y (t )-x (t ) Z ,0<t t 0.即 g (t ) > p (t ) ,0<t t 0.因此有d d tg (t ) 2 -O 1 g (t ) 2,即 g (t ) e -O 1t /2 g (0) ,0<t t 0.!不变曲线以下记T 0=(1,1,…,1),p 0=21T 0.定义"设@是从E 1到E 2的Lip 映射,Lip 常数为1,即 p 1、p 2 E 1, @(p 1)-@(p 2) p 1-p 2,称@对应的曲线l ={p +@(p )I p E 1}为E 中的水平曲线,如果@还满足@(p +p 0)=@(p ), p E 1,则称l 为限制水平曲线.定理!N >0,S (NT )把水平曲线映成水平曲线,把限制水平曲线映成限制水平曲线.令H =[0,21]·T 0,则H 是E 1中的有界闭集.令M ={@I @是H E 2的连续映射,@(0)=@(p 0)},M 中加法和数乘按通常逐点意义下定义,范数定义为 @ =max p H @(p ) ,于是M 成为Banach 空间,记^M ={@I @ M , @(p 1)-@(p 2) p 1-p 2 , @ r 1},r 1是伪球B 0的半径.当t 0>t 1(B 0)时,S (t 0)B 0 B 0,对充分大的N ,构造^M ^M 的映射^S (NT )如下:^S (NT )@=1-1S (NT )1@,1是^M 到M 的自然的一一映射,易知^S (NT )为紧的,由Schauder 不动点定理,^S (NT )至少有一个不动点.定理"设O 1>4B ,则对充分大的N ,映射S (NT )有一条不变限制水平曲线l ,即S (NT )l =l.引理#设l 是S (NT )的不变曲线,U 是l 的E 邻域,则存在常数M 0>0,使 y 0 B 0(半径为c /O 1的伪球),当M >M 0时,S (MNT )y 0 U.设l 是S (NT )的不变曲线,l'是S ((N +1)T )的不变曲线.引理$l 即为l'.再由S ((N +1)T )l =S (NT )l ,得S (T )l =l ,即S (T )有不变曲线l ,并且由吸引性,l 唯一."保向同胚设l ={p +@(p )I p E 1},定义K :E 1 l 为p p +@(p ),这样S (T )在l 上的作用诱导出一个R 上的映射F :F (T )=G -1K -1S (T )K G ,其中G 是由G (t )=21t T0定义的算子,并且!F (t +1)=F (t )+1,"F 是严格单调增加的.引理!S(T )的旋转数V =Iim I F I(t )I存在,且极限值与t R 无关.F (t )可看成圆周上一个保向同胚的提升.通过旋转数V 可研究F (t ).定义F(t )的广义周期点如下:若存在I 、m Z ,I 1,使得F I(t )=t +m ,其中I 取有这种性质的最小的自然数,则称t 为(I ,m )型周期点.旋转数为有理数等价于存在广义周期点,旋转数为无理数等价于不存在广义周期点.如果l 模21T 0构成一个拓扑圆,则S (T )在其上作用为保向同胚[5].参考文献:[1]刘迎东,何卫力.狄氏边条件无电容效应的Sine-gordon 系统的动力学[J ].北方交通大学学报,2001,25(1):108-110.[2]Pazy A.Semigroup of Linear Operators and AppIications to PartiaI DifferentiaI Eguations [M ].BerIin :Springer-verIag ,1983.113-121.[3]Liu Yingdong ,Li Zhengyuan.The PrincipaI EigenvaIue of PeriodicaI Reaction-diffusion System with Time DeIay [J ].Beijing Mathematics ,1997,3(1):143-149.[4]Temam R.Infinite-dimensionaI DynamicaI Systems in Mechanics and Physics [M ].BerIin :Springer-verIag ,1988.88-89.[5]张筑生.微分动力系统原理[M ].北京:科学出版社,1985.27-52.34第3期刘迎东等:Neumann 边条件无电容效应Sine-gordon 系统的动力学Neumann边条件无电容效应Sine-Gordon系统的动力学作者:刘迎东, 何卫力作者单位:北方交通大学理学院,刊名:北方交通大学学报英文刊名:JOURNAL OF NORTHERN JIAOTONG UNIVERSITY年,卷(期):2001,25(3)1.刘迎东;何卫力狄氏边条件无电容效应的Sine-Gordon系统的动力学[期刊论文]-北方交通大学学报 2001(01)2.Pazy A Semigroup of Linear Operators and Applications to Partial D ifferential Equations 19833.Liu Yingdong;Li Zhengyuan The Principal Eigenvalue of Periodical Reaction-diffusion System with Time Delay 1997(01)4.TEMAM R Infinite-dimensional Dynamical Systems in Mechanics and P hysics 19885.张筑生微分动力系统原理 1985引用本文格式:刘迎东.何卫力Neumann边条件无电容效应Sine-Gordon系统的动力学[期刊论文]-北方交通大学学报 2001(3)。
klein判别法

klein判别法摘要:1.概述Klein 判别法2.Klein 判别法的原理3.Klein 判别法的应用4.Klein 判别法的优缺点正文:1.概述Klein 判别法Klein 判别法是一种用于判断线性时不稳定系统的稳定性的方法,由德国数学家Klein 于1878 年提出。
该方法主要适用于二阶线性微分方程,通过计算判别式的值来判断系统的稳定性。
Klein 判别法在数学、物理、工程等领域有广泛的应用。
2.Klein 判别法的原理Klein 判别法的原理基于二阶线性微分方程的特征方程。
对于二阶线性微分方程ax^2 + bx + c = 0,其特征方程为r^2 + br + c = 0。
根据求根公式,当判别式Δ = b^2 - 4ac > 0 时,方程有两个不等实根,表示系统不稳定;当Δ = 0 时,方程有两个相等实根,表示系统处于临界状态;当Δ < 0 时,方程无实根,表示系统稳定。
3.Klein 判别法的应用Klein 判别法广泛应用于以下领域:(1)力学系统:在力学系统中,Klein 判别法可以用于判断振动系统的稳定性,例如弹簧振子、单摆等。
(2)电路系统:在电路系统中,Klein 判别法可以用于判断RC 电路、LC 电路等线性时不稳定系统的稳定性。
(3)生物学:在生物学中,Klein 判别法可以用于研究生物种群的动态变化,例如食物链中的生物数量变化等。
4.Klein 判别法的优缺点优点:(1)简单易懂:Klein 判别法原理简单,容易理解和掌握。
(2)适用范围广:Klein 判别法适用于二阶线性微分方程,可以解决许多实际问题。
缺点:(1)局限性:Klein 判别法仅能判断系统的稳定性,不能给出系统的具体稳定性指标。
(2)不适用于高阶系统:对于高阶线性微分方程,Klein 判别法不适用。
求解时间分布阶扩散方程的两个高阶有限差分格式

应用数学和力学,第 40 2019 年 7 月 1 日出版
卷
第
7
期 Leabharlann Applied Mathematics and Mechanics Vol.40,No.7,Jul.1,2019
文章编号:1000⁃ 0887(2019)07⁃ 0791⁃ 10
ⓒ 应用数学和力学编委会,ISSN 1000⁃ 0887
[
h(
β
( l
1)
)
+
h(
β
( 2) l
)
]
+
25
Δβ4 × 135
h(4)( η) ,
η ∈ (0,1) .
1.2 时间离散
接下来考虑时间导数的离散.时间分布阶扩散方程的时间导数是 Caputo 型分数阶导数,为
了使构造的格式在时间方向达到三阶精度,本文采用一种离散左 Riemann⁃Liouville 分数阶导
1 准 备 工 作
1.1 数值积分
先介绍两个关键的数值积分公式:复化 Simpson 公式和复化两点 Gauss⁃Legendre 公式.设 J
是正整数,
Δβ = 1 / J, βl = lΔβ, l = 0,1,…,J;
βl+1/ 2
= (βl
+
βl+1)
/ 2,
β(1) l
而在文献13中他们又采用加权?平移的grnwald?let?nikov公式得到了求解分布阶扩散方程的两种高阶差分格式其收敛速率分别为o2h2197应用数学和力学第40卷第7期2019年7月1日出版appliedmathematicsandmechanicsvol40no7jul12019?收稿日期
= βl+1/ 2
- Δβ / 2
TheKlein-Gordonequation:克莱因戈登方程

where the Lagrangian density satisfies the Euler-Lagrange equations of motions
(25)
such that the Euler-Lagrange equations of motion just give the Klein-Gordon equation (12) and its complex conjugate.
as the basic field equation of the scalar field.
The plane waves (10) are basic solutions and the field (9) is constructed by
a general superposition of the basic states.
Quantization
The challenge is to find operator solutions of the Klein-Gordon equation (12) which satisfy eq. (28). In analogy to the Lagrange density (24) , the hamiltonian is
Lecture 8
The Klein-Gordon equation
WS2010/11: ‚Introduction to Nuclear and Particle Physics‘
The bosons in field theory
Bosons with spin 0
scalar (or pseudo-scalar) meson fields
(23)
Sine-Gordon方程的混合有限体积元方法及数值模拟

for Young Talents of Science and Technology in U niversities of Inner M ongolia Autonom ous
Region(NJYT一17-A07) 通 讯作者
396
数 学 物 理 学 报
Vo1.38A
其 中区 域 Q = (a,b),J= (0,T1,0<T <。。.参数 是耗散 项 ,且 0.当 =0时 ,方程 (1.1)称为是无阻尼 sine-Gordon方程,当 >0时,称为是阻尼 sine-Gordon方程.假设函 数 f(x,t)和初 始 函数 U0( ),Ⅱl(z)是 充分光 滑的 .
U a,t)=札 (b,t)=0,t∈J
柯尔莫哥洛夫向前方程

柯尔莫哥洛夫向前方程柯尔莫哥洛夫向前方程是一种具有重要生物学价值的数学方程,它被广泛用于生物学、医学、经济学等领域,探究不同系统的发展趋势。
它的发明人、俄罗斯博士后研究员Vladimir A. Kolmogorov (1903-1987)的出生地莫斯科市南郊的科尔莫哥洛夫镇,因此给这个数学方程取名为柯尔莫哥洛夫向前方程。
柯尔莫哥洛夫向前方程是一种瞬时的显式函数,用于表示某一系统在某一时刻的发展趋势。
它是一种高维微分方程,采用非线性变换,描述系统在时间上面的演变。
它主要用于研究复杂的动态系统,如生物学、神经科学、化学、经济学等等。
比如,它可以用来研究脑神经网络的发展趋势,以及多细胞的细胞外分布特性。
柯尔莫哥洛夫向前方程是一种特殊的参数化方程,具有非线性性质,可以描述任何类型的复杂系统,从而变换实际系统的状态。
柯尔莫哥洛夫向前方程有三种形式:一维、二维和三维。
一维柯尔莫哥洛夫向前方程,即一元柯尔莫哥洛夫方程,用来描述瞬时状态的变化,是柯尔莫哥洛夫向前方程的一种特殊形式。
它的数学形式如下:$$frac{partial f(x,t)}{partial t} + v(x,t)cdotabla f(x,t) = D(x,t) cdotabla^2 f(x,t) + G(x,t,f)$$其中,$x$和$t$分别表示时间和空间维度,$f(x,t)$表示某系统的状态,$v(x,t)$表示系统的速度,$D(x,t)$表示空间方向上的扩散系数,$G(x,t,f)$表示系统变化中非线性因素带来的影响。
在一元柯尔莫哥洛夫方程中,参数$v(x,t)$表示系统的速度,因此也叫做瞬态速度方程。
二维柯尔莫哥洛夫向前方程,即二元柯尔莫哥洛夫方程,用来描述二维空间中系统的状态变化,是柯尔莫哥洛夫向前方程的一种特殊形式。
它的数学形式如下:$$ frac{partial f(x,y,t)}{partial t} +v_x(x,y,t)cdotfrac{partial f(x,y,t)}{partial x} +v_y(x,y,t)cdotfrac{partial f(x,y,t)}{partial y}= D_x(x,y,t)cdotfrac{partial^2 f(x,y,t)}{partial x^2} + D_y(x,y,t)cdotfrac{partial^2 f(x,y,t)}{partial y^2} +G(x,y,t,f)$$其中,$x$和$y$分别表示横向和纵向的空间维度,$t$代表时间,$f(x,y,t)$表示某系统的状态,$v_x(x,y,t)$和$v_y(x,y,t)$分别表示横向和纵向的速度,$D_x(x,y,t)$和$D_y(x,y,t)$分别表示横向和纵向的扩散系数,$G(x,y,t,f)$表示系统变化中非线性因素带来的影响。
Klein-Gordon方程的困难与Dirac方程的建立

Klein-Gordon方程的困难与Dirac方程的建立
李继弘
【期刊名称】《思茅师范高等专科学校学报》
【年(卷),期】2007(023)003
【摘要】文中分析了Klein-Gordon方程在应用于微观粒子时所出现的负几率和负能量困难,阐明Dirac方程的建立可以避免方程所带来的负几率困难,同时揭示了Dirac方程中算符(α^)和(β^)的代数性质及其矩阵表示.
【总页数】3页(P44-46)
【作者】李继弘
【作者单位】西北师范大学物理与电子工程学院,甘肃兰州730070;陇东学院物理与电子工程学院,甘肃庆阳745000
【正文语种】中文
【中图分类】O413.1
【相关文献】
1.将Dirac方程组的初值问题转化为Klein-Gordon方程组的初值问题 [J], 黄乘规
2.N-维无限深球势阱中Klein-Gordon方程和Dirac方程的解 [J], 赵静;曲晓英
3.具有指数型标量势和矢量势的Klein-Gordon方程和 Dirac方程的束缚态 [J], 郭建友;周俊青
4.具有Kratzer型标量势与矢量势的Klein-Gordon方程和Dirac方程的束缚态[J], 郭建友;徐辅新
5.具有无反射型势的Dirac方程和Klein-Gordon方程的散射态 [J], 孙国耀;陈昌远
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第七章正则方程

H px x py y pzz L
1 2m
( px2
p
2 y
pz2 )
k 2
(x2
y2
z2)
将H代入正则方程中,得到质点的动力学方程:
x
H px
px m
,
y
H py
py , m
z
H
pz
,
pz m
p x
H x
kx
p y
H y
ky
p z
H z
kz
m x kx 得到质点的运动微分方程 m y ky
1
L dt t
由于 q , p , t 相互独立的, 所以
q
p
H p H
q
( 1,2,, s)
——- 哈 密顿 正 则方 程 ,它 是一阶微分方程,且形式对 称.
和 H L 不是动力学方程 t t
说明如果L不显含时间, H也不显含时间.
q
H p
p
H q
( 1,2,, s)
结合初始条件,得到描述力学 系统运动状态的运动方程:
2s个广义坐标 q , 1,2,s 和广义动量 p , 1,2,s,
统称为正则变量。
由2s个 q , p 组成的2s维空间称为相空间。相空间中 的一个点(相点)代表系统在某时刻的运动状态.在 相空间中, 利用正则方程可对力学系统进行定性的几 何研究,尤其是对非线性系统在解析求解困难时.
正则方程的意义:它结构简单对称,为后续的力学发展 (如泊松括号、正则变换、哈密顿-雅可比方程等理论) 奠定基础;在数学上,正则方程是一阶微分方程,有 利用计算机数学软件对非线性系统的运动作数值计算。
T2
V
求解Klein-Gordon方程的新型快速紧致时间积分方法

通讯作者:吴渤ꎬ博士研究生ꎬ研究方向:科学计算. E ̄mail:sanshiyayan@ sjtu.edu.cn
— 1 —
第 43 卷第 2 期(2020 年)
南京师大学报( 自然科学版)
弦变换和常数变易公式获得任意阶发展方程的显式表达式ꎬ再利用 Lagrange 插值近似非线性源项ꎬ导出了
体物理和量子场论 [1-2] 中有广泛应用. 本文考虑如下 Klein ̄Gordon 方程:
x∈Ωꎬt>0ꎬ
ìïu tt = DΔu +g( u) +f( xꎬt) ꎬ
ï
íu( xꎬ0) = u 0( x) ꎬ u t( xꎬ0) = v0( x) ꎬ x∈Ωꎬ
ïï
b
x∈∂Ωꎬt∈[0ꎬT] ꎬ
îu( xꎬt) = u ( xꎬt) ꎬ
Solving Klein ̄Gordon Equations
Huang JianguoꎬWu Bo
( School of Mathematical SciencesꎬShanghai Jiao Tong UniversityꎬShanghai 200240ꎬChina)
Abstract:This paper is intended to devise a fast compact time integration method based on Hermite interpolation for
Key words:Klein ̄Gordon equationꎬcompact difference schemeꎬHermite interpolationꎬdiscrete sine transform
Klein ̄Gordon 方程是一类典型的非线性波动方程ꎬ在理论和应用物理的许多领域ꎬ如非线性光学、固
klein-gordon方程推导

klein-gordon方程推导
klein-gordon方程推导
Klein-Gordan方程,也称为fokker-Planck方程、Klein-Gordon微分方程,
是一种量子力学中用于描述粒子特性的关键性方程。
它是一个二阶接近方程,由德国物理学家Oskar Klein和Walter Gordon首次提出于1926年,用来研究中微子
运动问题。
根据这个方程,要测出双极子在时空中的特征,需要用到更加复杂的数学方法,例如哈伯—霍尔—礼芬变换和瞬态求解。
其推导过程以及更多数学知识可以概括如下:首先,Klein-Gordan方程的基
本假设是物质在二维欧几里德空间中的动态运动。
在这里,假定电子是一个没有质量的点粒子,并且它们只要存在就具有电荷。
粒子跟随规则运动时,质能平衡方程就可以获得。
然后,就可以使用拉格朗日方程及其衍生公式,将粒子的能量转化为克雷因力,并以此建立好双极子特性与能量的关系。
再得出的是瞬态的能量守恒方程,它除了满足能量守恒外,还有一种新的衍生性质,即时空穿梭性。
此性质带来的是另外一个方程——克雷因-戈登方程,就是Klein-Gordan方程的起源。
该方程是对快速移动中小质点(双极子)的能量深层分析,并用其研究其在时空中的特性。
最终,Klein-Gordan方程就可以用来描述双极子粒子特性,它可以用来研究
超量子性问题,比如中微子在时空中的运动,由此也可以进行更多精准定位和单位描述。
近似解析求解Woods-Saxon势场Klein-Gordon方程

近似解析求解Woods-Saxon势场Klein-Gordon方程陈文利;史艳维;冯晶晶【摘要】利用超几何函数方法对Pekeris近似中心项的变形Woods-Saxon势任意l态Klein-Gordon方程的束缚态和散射态进行近似解析求解,推导出径向波函数和束缚态特征值方程,得到了散射态相移公式,并通过对散射振幅在极点解析性质的研究得到了束缚态能级,最后讨论态的特例.%Within a Pekeris-type approximation to the centrifugal term,the approximate analytical bound and scattering state solutions of the arbitrary l-wave Klein-Gordon equation for the deformed Woods-Saxon potential were carried out by using hypergeometric function method.The analytical radial wave functions of the l-wave Klein-Gordon equation with the deformed Woods-Saxon potential are presented and the corresponding energy equation for bound states and phase shifts for scattering states were derived by studying analytical properties of scattering amplitude.And the special case for s-wave was also studied briefly.【期刊名称】《西华大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】6页(P87-92)【关键词】变形的Woods-Saxon势场;束缚态和散射态;Klein-Gordon方程;近似解析解【作者】陈文利;史艳维;冯晶晶【作者单位】西安培华学院通识教育中心,陕西西安 710125;西安培华学院通识教育中心,陕西西安 710125;西安培华学院通识教育中心,陕西西安 710125【正文语种】中文【中图分类】O365由Roger等[1]在1954年研究质子与重核弹性散射而提出的Woods-Saxon势是一种重要的平均场原子势,用来描述中子和重核的相互作用和表示核密度的分布,被广泛应用于核、粒子、原子、凝聚态物理和化学物理。
具有无反射型势的Dirac方程和Klein-Gordon方程的散射态

+
[
。
(e +
l ) 一 i 占+
u 扩 占〕 =
,
o
(8)
考虑 到 边 界 条 件 川
。。
一
。
一。
,
上 式有 级 数 解
a
Z, 一 ,
(夕) 一
艺
夕, “ ’
, ,
(9)
对
(9 )
式 求 一 阶导 数 和 二 阶 导 数
( Zk +
仅
z 万一 3
然 后 把 它 们代 入
1 ) ( Zk + i占 + 3 ) ( Zk +
波 精确
解
1
本文 把这 一 讨 论 推广 到散 射态 中去 D ia r
c
获得 了新 的结 果
方 程 的 散射 态
,
对于 三维 无 反射 型势
s (
二
在 标量 势
r
S
r ) 和 矢 量势 V (
1 )
e e
(r )
,
相等 的 条 件 下 困
, ,
,
即在 取
(l )
) 一 v (
)
一
.
N (N +
r Da i
。
、
为 此 在上式 中令
Z
_
一 1
(S
波
)
并做 变量 代换
p一 ta n
则
d 厂 d f Z「 P 共 (1 一 「 Z ) 号去 一 一 P 是+ d尸 d p
’
尸
_
_
’
`
L。 ( £ +
一
Klein—Gordon方程的精确解

的微分方 程 . 本文 将 以赵 老师在 文献 E 3中的直接 6 截 断 法 为 基 础 ,结 合 J cb ao i椭 圆 函 数 构 造 出
Kli— o d n方 程 ( )的精确解 . enG ro 1 对现 有 的结果做 进一 步 的补充. 方法 简述
[ () + [ () 。 1 厂 ] g ] 一
第 1 期
董长 紫 : enG ro 方 程 的 精 确 解 Kl - od n i
0;
(n ) c = 一 s n ( n ) =一 k ¥ n . n , d 2n c ¥ s
3 一 0时 : 化为 三角 函数 :n 一 s G c )k 退 s¥ i ;n n
文献 的 结果作进 一 步的补 充和 完善 . 方法也 可以也 适用 于数 学物 理 中其他含 非线性 项 的发展 方 此
程 精 确解 的计算.
关 键 词 :直 接 截 断 法 ; en Go d n方 程 ; 确 解 ;a o i 圆 函数 Kli- r o 精 J cb 椭
中 图 分 类 号 :O 4 5 1
,
() 5
, 、
其 中 a P, , 均 是待 定 的参数 , , q r 指数 r的值 可 以
通 过平衡 方程 ( )中 的最 高次 非 线性 项 和最 高 次 4 的偏微 分项 的次数 而确定。, , ( 满 足 以下椭 () g O 圆函数 的条 件 :
Kli- ro enGod n方 程 也是 物理 上 一 个 比较 重 要
/( g F )一 () g () 一一厂 / () ̄ j
研 研
() 6
对于 给 出的偏微 分方程 :
P( , , l /z 矗, , … )一 0 “ “ ,z, , t U … () 2
Klein_Gordon方程初边值问题解法

第3期
张鲁明等 : Klein - Gordon 方程初边值问题的一种新的差分方法
287
( 2) F ( p ) 为 f ( p ) 的一个原函数且 F ( 0 ) = 0 ; ( 3) F ( p ) \0 或| f ( p ) | [ k 1 + k 2 | p | 1- D, 其中 D 是常数且 0< D< 1; ( 4) U( x ) I H 1 [ 0, l ] , 7 ( x ) I H 1 [ 0, l ] ; ( 5)
第 16 卷 第 3 期 1999 年 5 月
计
算
物
理
CH INESE JOURNAL OF COM PUT AT IONAL PH YSICS
Vol. 16, N o初边值问题的 一种新的差分方法
张鲁明
摘 要
常谦顺
100080)
( 中国科学院应用数学所 , 北京
c
证明 : 因为 所以
n uj =
0 uj +
S iE ( = 0
n- 1
[
i uj ) t
n- 1
+ u n + [ 2 + u 0 + + 2 S2
E ( u ij ) t
i= 0
2
( 12 )
第3期
张鲁明等 : Klein - Gordon 方程初边值问题的一种新的差分方法
n- 1
289
[ 2 + u + + 2S n
E
J- 1
n+ 1 n n- 1 1 2 ( un ) t + ( u n+ ) x - ( ujn ) 2 j ) t ( u j ) t - ( uj ) t ( u j j x = - h
径向对称位势下Klein-Gordon-Maxwell方程解的存在性

径向对称位势下Klein-Gordon-Maxwell方程解的存在性郇飞; 赵雷嘎【期刊名称】《《北京化工大学学报(自然科学版)》》【年(卷),期】2019(046)002【总页数】5页(P123-127)【关键词】Klein-Gordon-Maxwell方程; 位势函数; 变分方法; P-S条件; L∞估计【作者】郇飞; 赵雷嘎【作者单位】北京化工大学理学院北京100029【正文语种】中文【中图分类】O176引言非线性Klein-Gordon-Maxwell 方程如式(1)其中ω>0 为相位,λ∈R 为参数。
此类方程最先被文献[1-2]引入,用于描述在三维空间中非线性Klein-Gordon 方程与静电场相互作用产生的孤立波问题。
其中场函数u 和电磁位势φ 为未知变量,非线性项f(u)用来模拟多个粒子的作用或外部非线性项的干扰。
文献[1-2]最初研究的方程如式(2)并得出|m|>|ω|和4<p<6 时,方程(2)有无穷多个解。
D'Aprile 等[3]发现当p≤2 或p≥6 且m≥w>0 时,方程(2)的解不存在。
Cassani[4]发现当4<p<6 或p=4 且λ 充分大时,方程(3)至少有一个径向对称解。
近年来,带有位势函数的问题引起了人们的关注,形如式(4)Carriao 等[5]证明了方程(4)在V(x)为周期位势且非线性项临界增长时,方程有基态解。
Jing等[6]证明了当V(x)为衰减位势时,方程有无穷多个非平凡解。
本文通过变分方法研究Klein-Gordon-Maxwell方程在径向对称位势下,且方程的非线性项f(u)只在零点附近有定义时方程的解的存在性,并得到解关于参数λ 的依赖性。
1 定理的提出首先对非线性项f(u)及势函数V(x)假设如下条件:①存在δ0>0,使得f(u)∈C[-δ0,δ0];②=1,4≤p<6;③存在μ∈[4,6)和δ1>0,使得0<|u|<δ1时,有0<μF(u)≤uf(u),其中④V(x)∈C(R3,R)且V(x)是径向对称函数;⑤>ω2>0。
指数函数法求解Klein-Gordon-Zakharov方程

指数函数法求解Klein-Gordon-Zakharov方程
张鹏
【期刊名称】《信息系统工程》
【年(卷),期】2014(000)001
【摘要】针对Klein-Gordon-Zakharov方程组,利用指数函数法,借助数学计算工具Maple软件,构造了该方程的两个新的精确解.
【总页数】2页(P145,107)
【作者】张鹏
【作者单位】西南科技大学理学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.求解Klein-Gordon-Zakharov方程的一个线性化差分格式 [J], 王廷春;蒋勇
2.应用指数函数展开法求解非线性发展方程 [J], 杨昆望
3.F展开法结合指数函数法求解Zhiber-Shabat 方程的精确解 [J], 张金华;丁玉敏
4.应用指数函数方法求解KdV型方程 [J], 张赛;李国放;王宁;;;
5.用指数函数法求解KdV-Burgers-Kuramoto方程和Kuramoto-Sivashinsky方程(英文) [J], 陈博奎;刘伊可;汪秉宏
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Klein-Gordon

q p = P− A c
(P = −i ħ∇)
(20)
∂ ∂ i ħ → i ħ − qϕ ∂t ∂t
(21)
在非相对论极限下,同样令
− imc 2t ψ = φ exp ħ
代入式(21),得
2 1 ∂ q iħ φ = P − A + qϕ ∂t c 2m
非相对论极限
非相对论极限(
v ≤ 1 )情况下,粒子的能量(正)可近似表示为 c
p2 E ≈ mc 2 + 2m
(16)
第一项是粒子静质量所相应的能量,第二项为能量,令
−imc 2t ψ ( r , t ) = ψ ( r , t ) exp − ħ
代入Klein-Gordon方程,即可得出
(22)
(23)
这正是非相对情况下电荷q的粒子在电磁势 ( A, ϕ ) 中的薛定谔方程。
Klein-Gordon方程
在非相对论量子力学中,自由粒子的波动方程为
∂ ħ2 2 iħ ψ ( r , t ) = − ∇ ψ ( r, t ) ∂t 2m
这个方程可以在经典自由粒子的能量-动量关系式
(1)
p2 E= 2m 2m
中作如下替换:
(2)
∂ E → iħ ∂t
p → −i ħ∇
(3)
并作用于波函数上得到,按de Broglie假定,具有一定动量(能量)的 自由粒子,相应的波为平面单色波
(11)
但应该注意,此时与的关系应为
ħ2 w2 = ħ2 c 2 k 2 + m 2 c 4
按照式(10)和(12),粒子能量为
(12)
E = ± p 2 c 2 + m 2 c 4 = ± ħ2 c 2 k 2 + m 2 c 4
(完整版)第6章分子动力学方法汇总

(完整版)第6章分子动力学方法汇总第6章分子动力学方法经典分子动力学方法无疑是材料,尤其是大分子体系和大体系模拟有效的方法之一。
分子动力学可以用于NPT,NVE,NVT等不同系综的计算,是一种基于牛顿力学确定论的热力学计算方法。
与蒙特卡罗法相比在宏观性质计算上具有更高的准确度和有效性,可以广泛应用于物理,化学,生物,材料,医学等各个领域。
本章在介绍分子动力学的基本概念的基础上,简单介绍了分子动力学的基本思想,势函数分类和基本方程。
然后介绍了分子动力学的常用系综和典型的NPT,NVE,NVT系综基本方程。
结合材料建模中的基本简化方法和技巧,阐述了边界条件和时间积分的数值处理技巧。
最后,利用统计力学的基本概念给出分子动力学的计算信息的解析方式。
并且结合Materials Explore软件计算分析了CNT的几何结构稳定性。
6.1引言分子动力学方法(Molecular Dynamics, MD)方法是一种按该体系内部的内禀动力学规律来计算并确定位形的变化的确定性模拟方法。
首先需要在给定的外界条件下建立一组粒子的运动方程,然后通过直接对系统中的一个个粒子运动方程进行数值求解,得到每个时刻各个分子的坐标与动量,即在相空间的运动轨迹,再利用统计力学方法得到多体系统的静态和动态特性,从而获得系统的宏观性质。
可以看出,分子动力学方法中不存在任何随机因素,这个也是分子动力学方法和后文要提到的蒙特卡洛方法的区别之一。
在分子动力学方法的处理过程中,方程组的建立是通过对物理体系的微观数学描述给出的。
在这个微观的物理体系中,每个分子都各自服从经典的牛顿力学定律(或者是拉格朗日方程)。
每个分子运动的内禀动力学是用理论力学上的哈密顿量或者拉格朗日函数来描述,也可以直接用牛顿运动方程来描述。
确定性方法是实现玻尔兹曼的统计力学途径。
这种方法可以处理与时间有关的过程,因而可以处理非平衡态问题。
但是分子动力学方法的计算机程序相对蒙特卡罗较复杂,其计算成本较高。
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Key words Klein-Gordon equation, Dirac equation, bound state, exact solution, Rosen-Morse
potential
1
Introduction
It is well known that exact energy eigenvalues
+ B (E + m) tanh(αr) + (16)
The ground state wave function u0 (r) can be written
(α − Q1 )Q1 sech2 (αr), V− (r) = Q2 1+ B (E + m) Q1
2
+ B (E + m) tanh(αr) − (17)
where W (r) is super potential in the super symmetric quantum mechanics. Substituting the ground state function into Eq. (5), we obtain an equation about the ground state energy, namely W2− dW = (E + m) A(A + α) × dr tanh(αr) + B A(A + α)
(8)
Substituting the expression Eq. (8) into Eq. (7), we obtain three equations as follows: − B 2 (E + m) − αQ1 + Q2 2 + λ0 = 0 , A(A + α) −2B (E + m) + 2Q1 Q2 = 0 , −A(A + α)(E + m) + αQ1 + Q2 1=0. (9) (10) (11)
2 2
−α +
1
× (14)
cosh(αr) 2 −
√
α2 +4A(A+α)(E +m) 2α
.
By solving Eq. (9), the corresponding ground state energy is obtained by λ0 = B 2 (E + m) B (E + m) + αQ1 − A(A + α) Q1
2
Because of the limit of radial wave function boundary condition, we solve Eq. (10) and Eq. (11), and obtain 1 A + α)(E + m) , 4 α2 Q2 = B (E + m) . Q1 (12)
taken, the Klein-Gordon equation with the special potential is
[9] 2
[p2 − (E − v (r ))2 ] ψ = − [m + s(r )] ψ ,
(2)
where p is the momentum operator, E and m are the energy and mass of the particle, v (r ) is the vector potential, and s(r ) is the scalar potential, they are equal to V (r)/2. To find the corresponding relativistic quantum mechanical behavior, we solve Eq. (2) in spherical coordinate. The radial part is 1 ∂ (rR(r)) + (E 2 − m2 ) − r ∂ r2
2 [7] [6]
is V (r), i.e.,
has solved the Klein-Gordon equation and the Dirac
B + A(A + α) tanh2 (αr)+2B tanh(αr), V (r) = A(A + α) (1)
Received 5 December 2006, Revised 23 January 2007 * Supported by Natural Science Basic Research Plan in Shaanxi Province of China (2005A22) and NSF of the Education Bureau of Shaanxi Province of China (O5JK238) 1) E-mail: apzhang163@ 2) E-mail: qwcqj@
2
B d u(r) − (E + m) + A(A + α) tanh2 (αr)+ 2 dr A(A + α) 2B tanh(αr) u(r) = λu(r). (5)
.
(15)
Uniting Eq. (8), Eqs. (12) and (13), we can obtain the partner potentials B (E + m) Q1
2
To solve Eq. (5) we apply the supersymmetric quantum mechanics and shape invariance approach in the fashion of u0 (r) = exp − W (r)dr , (6)
[10, 11]
.
V+ (r) = Q2 1+
(13)
(E + m)V (r) −
l(l + 1) R(r) = 0 . r2
(3)
Then the ground state function can be expressed as u0 (r) = exp 2B (E + m) α + 4A(A + α)(E + m)
2
When r tends towards infinity, the radial wave function is equal to zero, and R(r) is finite at r = 0, so we can set R(r)r = u(r) . (4) For s wave, l = 0, using the relation λ = E 2 − m2 , accordingly, Eq. (3) has been transformed into
where A, B , and α are constant, and α is a regular scale factor. The authors
[8]
have solved the Schr¨ o-
dinger equation for more general Rosen-Morse potential. Unfortunately, so far the solutions of the KleinGordon and the Dirac equations with Rosen Morse potential have not yet been solved. In this paper, we assume that the scalar potential s(r ) equals to the vector potential v (r ) and solve the Klein-Gordon as well as the Dirac equations with Rosen-Morse potential by using supersymmetric and shape invariance method, and obtain the energy equations of the bound state. In the case of tanh µ = B/A(A + α) and d = 1/α, a kind of special potential about RosenMorse potential is discussed, and we obtain such a result that the harmonic potential is the limit of the potential, and when B/A(A + α) = 0, the potential becomes V0 tanh2 (r/d) potential, with which Qiang equation. Our result is similar to Qiang’s.
31 2007
11 11 HIGH ENERGY PHYSICS AND NUCLEAR PHYSICS
Vol. 31, No. 11 Nov., 2007
Exact Bound Solution of the Klein-Gordon Equation and the Dirac Equation with Rosen-Morse
[1—5]
.
With the exception of the Harmonic Oscillator and Coulomb potential, Rosen-Morse potential is an exact solvable potential; this potential is of possible interest to quark physics so far as it captures the essentials of the QCD quark-gluon dynamics . RosenMorse potential