Vedyn Stark-ilmiön ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelmällä

Research output: Book/Report › Master's Thesis › Scientific

Standard

Vedyn Stark-ilmiön ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelmällä. / Tiihonen, Juha.

Tampere University of Technology, 2014. 50 p.

Research output: Book/Report › Master's Thesis › Scientific

Bibtex - Download

@book{4336caba919f40ff9132e2e18e5d4ba7,

title = "Vedyn Stark-ilmi{\"o}n ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelm{\"a}ll{\"a}",

abstract = "Ulkoisen s{\"a}hk{\"o}kent{\"a}n vaikutusta kvanttimekaaniseen kuvaukseen mallinnetaan k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} polarisoituvuutta, jonka eri komponentit kuvaavat my{\"o}s aineen optisia ominaisuuksia. N{\"a}ist{\"a} staattinen dipolipolarisoituvuus α sek{\"a} hyperpolarisoituvuudet β, γ... liittyv{\"a}t keskeisesti Stark-ilmi{\"o}{\"o}n eli ominaistilojen energiaspektrin silpoutumiseen s{\"a}hk{\"o}kent{\"a}ss{\"a}. T{\"a}ss{\"a} tutkimuksessa tarkastellaan {\"a}{\"a}rellisen s{\"a}hk{\"o}kent{\"a}n simuloimiseen ja staattisten polarisoituvuuksien laskemiseen liittyv{\"a}{\"a} problematiikkaa, jota l{\"a}hestyt{\"a}{\"a}n ensimm{\"a}ist{\"a} kertaa suoraan {\"a}{\"a}rellisess{\"a} l{\"a}mp{\"o}tilassa k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} polkuintegraali-Monte Carlo -menetelm{\"a}{\"a} (PIMC). S{\"a}hk{\"o}kent{\"a}n kuvaaminen k{\"a}sitell{\"a}{\"a}n yksityiskohtaisesti ja sit{\"a} sovelletaan Finite field-periaatteella nelj{\"a}{\"a}n eri vetysysteemiin: H, H-, H2+ ja H2. Menetelm{\"a} toimii luotettavasti, ja saadut tulokset vastaavat tunnettuja staattisten polarisoituvuuksien arvoja erinomaisesti sek{\"a} adiabaattisissa ett{\"a} ei-adiabaattisissa tapauksissa. Lis{\"a}ksi merkitt{\"a}v{\"a} {\"a}{\"a}rellisen l{\"a}mp{\"o}tilan vaikutus havaitaan vetymolekyyleill{\"a}, joilla rotaatio- ja vibraatiotilojen osuudet ovat suuret. Laskentakapasiteetin riitt{\"a}ess{\"a} PIMC-menetelm{\"a} voidaan todeta suoraviivaiseksi keinoksi staattisten polarisoituvuuksien kuvaamiseen ja laskemiseen {\"a}{\"a}rellisiss{\"a} l{\"a}mp{\"o}tiloissa my{\"o}s niiss{\"a} tapauksissa, joissa perinteiset menetelm{\"a}t osoittautuvat ty{\"o}l{\"a}iksi.",

keywords = "path integral Monte Carlo, finite temperature, quantum statistics, polarizability, hyperpolarizability, hydrogen",

author = "Juha Tiihonen",

year = "2014",

month = "9",

day = "3",

language = "Suomi",

publisher = "Tampere University of Technology",

}

RIS (suitable for import to EndNote) - Download

TY - BOOK

T1 - Vedyn Stark-ilmiön ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelmällä

AU - Tiihonen, Juha

PY - 2014/9/3

Y1 - 2014/9/3

N2 - Ulkoisen sähkökentän vaikutusta kvanttimekaaniseen kuvaukseen mallinnetaan käyttämällä polarisoituvuutta, jonka eri komponentit kuvaavat myös aineen optisia ominaisuuksia. Näistä staattinen dipolipolarisoituvuus α sekä hyperpolarisoituvuudet β, γ... liittyvät keskeisesti Stark-ilmiöön eli ominaistilojen energiaspektrin silpoutumiseen sähkökentässä. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan äärellisen sähkökentän simuloimiseen ja staattisten polarisoituvuuksien laskemiseen liittyvää problematiikkaa, jota lähestytään ensimmäistä kertaa suoraan äärellisessä lämpötilassa käyttämällä polkuintegraali-Monte Carlo -menetelmää (PIMC). Sähkökentän kuvaaminen käsitellään yksityiskohtaisesti ja sitä sovelletaan Finite field-periaatteella neljään eri vetysysteemiin: H, H-, H2+ ja H2. Menetelmä toimii luotettavasti, ja saadut tulokset vastaavat tunnettuja staattisten polarisoituvuuksien arvoja erinomaisesti sekä adiabaattisissa että ei-adiabaattisissa tapauksissa. Lisäksi merkittävä äärellisen lämpötilan vaikutus havaitaan vetymolekyyleillä, joilla rotaatio- ja vibraatiotilojen osuudet ovat suuret. Laskentakapasiteetin riittäessä PIMC-menetelmä voidaan todeta suoraviivaiseksi keinoksi staattisten polarisoituvuuksien kuvaamiseen ja laskemiseen äärellisissä lämpötiloissa myös niissä tapauksissa, joissa perinteiset menetelmät osoittautuvat työläiksi.

AB - Ulkoisen sähkökentän vaikutusta kvanttimekaaniseen kuvaukseen mallinnetaan käyttämällä polarisoituvuutta, jonka eri komponentit kuvaavat myös aineen optisia ominaisuuksia. Näistä staattinen dipolipolarisoituvuus α sekä hyperpolarisoituvuudet β, γ... liittyvät keskeisesti Stark-ilmiöön eli ominaistilojen energiaspektrin silpoutumiseen sähkökentässä. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan äärellisen sähkökentän simuloimiseen ja staattisten polarisoituvuuksien laskemiseen liittyvää problematiikkaa, jota lähestytään ensimmäistä kertaa suoraan äärellisessä lämpötilassa käyttämällä polkuintegraali-Monte Carlo -menetelmää (PIMC). Sähkökentän kuvaaminen käsitellään yksityiskohtaisesti ja sitä sovelletaan Finite field-periaatteella neljään eri vetysysteemiin: H, H-, H2+ ja H2. Menetelmä toimii luotettavasti, ja saadut tulokset vastaavat tunnettuja staattisten polarisoituvuuksien arvoja erinomaisesti sekä adiabaattisissa että ei-adiabaattisissa tapauksissa. Lisäksi merkittävä äärellisen lämpötilan vaikutus havaitaan vetymolekyyleillä, joilla rotaatio- ja vibraatiotilojen osuudet ovat suuret. Laskentakapasiteetin riittäessä PIMC-menetelmä voidaan todeta suoraviivaiseksi keinoksi staattisten polarisoituvuuksien kuvaamiseen ja laskemiseen äärellisissä lämpötiloissa myös niissä tapauksissa, joissa perinteiset menetelmät osoittautuvat työläiksi.

KW - path integral Monte Carlo

KW - finite temperature

KW - quantum statistics

KW - polarizability

KW - hyperpolarizability

KW - hydrogen

UR - http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201410301532

M3 - Diplomityö tai pro gradu -työ

BT - Vedyn Stark-ilmiön ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelmällä

PB - Tampere University of Technology

ER -

TUTCRIS Research Portal