计算材料学_Ising模型实验报告
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Monte Carlo实验报告
一、项目名称：Ising 模型
二、项目内容概要
1、编译和运行
进入实验的文件夹：cd□~/sourcecode/2D_Ising
文件夹里有源代码mc2d.f和输入文件in.2d
阅读理解并编辑输入文件：gedit□in.2d
之后编译mc2d.f
f95 mc2d.f -o mc2d.exe
运行可执行文件
./mc2d.exe
查看刚刚生成的四个输出文件，四个文件的内容如下：
file1.out：温度；时间；单位原子能量；单位原子磁化强度
file2.out：温度；单位原子能量；能量变化；单位原子磁化强度；磁化强度变化；单位原子热容
file3.out：温度；自旋构型
file
4.out：温度；能量升高而被接受的数目；能量下降而被接受的数目；被拒绝的数目2、gnuplot 作图
作温度与能量图：p “file2.out” u 1:2 w p ps 3 pt 5 作出file2.out 中第1 列与第2 列数据；
作温度与磁化强度图：p “file2.out” u 1:4 w p ps 3 pt 5 作出file2.out 中第1 列与第4 列数据
作温度与热容图：p “file2.out” u 1:6 w p ps 3 pt 5 作出file2.out 中第1 列与第6 列数据
三、项目实施方法/原理
1925 年，伊辛提出描写铁磁体的简化模型：设有N 个自旋组成的d 维晶格
(d=1,2,3)，第i 格点自旋为Si=±1(i=1,2,…N; ±代表上下)。只考虑最近邻作用，相互作用能为±J(J>0 为铁磁性, J<0 为反铁磁性)，平行为-J，反平行为J。
伊辛模型的蒙特卡洛模拟基本步骤如下：
四、项目实施结果：
1.各种情况下能量温度曲线
2
4
6
8
-2.0
-1.5-1.0-0.50.0
能量
温度/K
能量
02468
-3
-2
-1
能量
温度/K
能量
铁磁正方形点阵温度和能量曲线 铁磁三角形点阵能量与温度曲线
02468
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
能量
温度/K
能量
0246
8
-2.0
-1.5-1.0-0.50.0
能量
温度/K
能量-温度
反铁磁性正方形点阵能量温度曲线 反铁磁性正方形点阵外场为1时能量温度曲线
2
4
6
8-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
能量
能量/K
能量-温度
02468
-3
-2
-1
势能
温度/K
能量-温度
反铁磁性正方形点阵外场为0.5时能量温度曲线
2.各种情况下磁化强度和温度的关系曲线
02468
-1.0
-0.5
0.0
磁化强度
温度/K
磁化强度-温度
02468
0.0
0.5
1.0
磁化强度
温度/K
磁化强度-温度
铁磁正方形点阵磁化强度能量曲线 铁磁三角形点阵磁化强度温度曲线
2
4
6
8
-0.002
-0.001
0.000
0.001
磁化强度
温度/K
磁化强度温度
02468
-0.10
-0.05
0.00
磁化强度
温度/K
磁化强度-温度
反铁磁性正方形点阵磁化强度温度曲线 反铁磁性正方形点阵磁化强度温度曲线（外场为0.5）
2
4
6
8
-0.06
-0.04-0.02
0.00
磁化强度
温度/K
磁化强度-温度
02468
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
磁化强度
温度/K
磁化强度-温度
反铁磁性正方形点阵磁化强度温度曲线
（外场为1） 铁磁性正方形点阵磁化强度温度曲线（外场为0.5）
02468
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
磁化强度
温度/K
磁化强度-温度
铁磁性正方形点阵磁化强度温度曲线（外场为0.5）
4.各种情况下热容和温度的关系图
024680.0000
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
热容
温度/K
热容-温度
02468
0.0000
0.00050.0010热容
温度/K
热容-温度
铁磁正方形点阵热容能量曲线
铁磁三角形点阵热容能量曲线
2
4
6
8
0.0000
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
能量
温度/K
热容-温度
0246
8
0.0000
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
热容
温度/K
热容-温度
反铁磁正方形点阵热容能量曲线
反铁磁正方形点阵热容能量曲线（外场为1）
2
4
6
8
0.0000
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
热容
温度/K
热容
02468
0.0000
0.0002
0.0004
0.0006
热容
温度/K
热容-温度