양자화학 입문 과정 교육을 위한 강의 모델의 연구 - 시각화와 차별화

양자화학 입문 과정 교육을 위한 강의 모델의 연구 - 시각화와 차별화

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양자화학(quantum chemistry)을 처음 접했을 때, 이전까지의 고전역학(classical mechanics)에 익숙한 대다수의 학생들은 양자화학을 받아들이는 데 어려움을 겪는다. 모형계에 양자역학(quantum mechanics)을 직접 적용하여 봄으로써 생소한 양자 개념에 대한 이해를 도울 수 있다. 본 논문에서는 양자동역학(quantum dynamics)을 수치적으로 구현하는 계산 프로그램을 모형계에 적용하여 양자 개념을 설명할 수 있는 몇 가지 예를 보이고자 한다. 1차원 시간으존 슈뢰딩거 방정식(1-D time-dependent Schrodinger equation)의 해를 얻어 양자동역학을 구현하였으며, 그에 해당하는 고전동역학은 뉴턴 방정식(Newton’s equation의 해로 얻어졌다. 조화 진동자 퍼텐셜(harmonic oscillator potential), 모스 진동자 퍼텐셜(Morse oscillator potential), 이중 우물 퍼텐셜(double-well potential), 네모 퍼텐셜 장벽(rectangular potential barrier), 그리고 에카트 퍼텐셜(Eckart potential)에 대한 계산을 수행하였다. 두 가지 동역학을 비교하기 위하여 계산결과의 시각화(visualization)를 이용하고 동역학 특성의 차이를 비교하는 차별화(differentiation)을 강조한다. 영점에너지(zero-point energy), 위상어긋남(dephasing), 터널링(tunneling), 그리고 반사(reflection) 현상과 같은 양자동역학의 특징을 고전동역학과 비교함으로써 직관적인 이해를 도울 수 있었다. 이러한 결과는 양자화학에 입문하는 학생들을 대상으로 쓰일 수 있는 효율적인 강의 모델을 제시할 것으로 해석된다.
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17. 8. 11 오전 10:52
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양자화학(quantum chemistry)을 처음 접했을 때, 이전까지의 고전역학(classical mechanics)에 익숙한 대다수의 학생들은 양자화학을 받아들이는 데 어려움을 겪는다. 모형계에 양자역학(quantum mechanics)을 직접 적용하여 봄으로써 생소한 양자 개념에 대한 이해를 도울 수 있다. 본 논문에서는 양자동역학(quantum dynamics)을 수치적으로 구현하는 계산 프로그램을 모형계에 적용하여 양자 개념을 설명할 수 있는 몇 가지 예를 보이고자 한다. 1차원 시간으존 슈뢰딩거 방정식(1-D time-dependent Schrodinger equation)의 해를 얻어 양자동역학을 구현하였으며, 그에 해당하는 고전동역학은 뉴턴 방정식(Newton’s equation의 해로 얻어졌다. 조화 진동자 퍼텐셜(harmonic oscillator potential), 모스 진동자 퍼텐셜(Morse oscillator potential), 이중 우물 퍼텐셜(double-well potential), 네모 퍼텐셜 장벽(rectangular potential barrier), 그리고 에카트 퍼텐셜(Eckart potential)에 대한 계산을 수행하였다. 두 가지 동역학을 비교하기 위하여 계산결과의 시각화(visualization)를 이용하고 동역학 특성의 차이를 비교하는 차별화(differentiation)을 강조한다. 영점에너지(zero-point energy), 위상어긋남(dephasing), 터널링(tunneling), 그리고 반사(reflection) 현상과 같은 양자동역학의 특징을 고전동역학과 비교함으로써 직관적인 이해를 도울 수 있었다. 이러한 결과는 양자화학에 입문하는 학생들을 대상으로 쓰일 수 있는 효율적인 강의 모델을 제시할 것으로 해석된다.
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