Introduction to Computational Physics
本课程面向纳米材料与技术专业开设,是一门工具导向的专业选修课。 它讲授量子与经典模拟的基本方法及常用软件, 并用分子模拟的实操反过来加深对物理、化学课程中概念的理解—— 正如 1998 年诺贝尔化学奖得主所说:「在真实世界里,这将最终意味着大多数化学实验 在芯片的硅片内完成,而不是在实验室的玻璃器皿里。」
课程全英文授课,使用英文教材与英文课件。 内容分四讲展开:先看计算物理能解决什么问题, 再用 Schrödinger 方程的数值解建立「把连续方程变成可执行程序」的基本功; 随后进入 Gaussian 16(官网 gaussian.com) 的输入与算例,掌握实际计算工具; 最后回到理论,系统梳理理论量子化学(Born–Oppenheimer 近似、分子轨道理论、 Hartree–Fock 自洽场)与基函数、基组。
计算与上机并重:理论部分配合课件中的大量算例(化学反应机理、OLED 发光、光学吸收谱、 无辐射跃迁、聚集诱导发光、重组能分解、磷光与系间窜越、载流子迁移率等), 上机在校内计算集群上完成(课程账号由任课教师统一分配)。
四讲讲义页已全部上线:每讲一份 放映版(全屏幻灯片,支持键盘翻页、目录与页码深链)
与一份 阅读资料(含完整推导、算例与 PPT 页码对照表),合计 154 页。
两种页面都支持字号整体缩放——放映版在底部工具栏 A− / A+,
阅读资料在右下角浮动按钮;两边共用同一设置,翻页或换页后自动沿用。
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Welcome to the World of Computational Physics
从计算机的演化讲到计算物理能做什么,并用一批真实研究实例建立整门课的直观印象; 随后给出本课程的核心技术训练——把 Schrödinger 方程化成可执行的差分格式。
Introduction to Gaussian 16
量子化学计算最常用的商用软件包(官网 gaussian.com)。 本讲把一份 Gaussian 输入文件的五个部分 逐一拆开讲清楚,并用六个分子把「写输入 → 看输出」的完整流程走一遍; 开头另附 5 张插页,讲这套软件从 1970 年至今的发展简史, 中段还有 1 页读图插页,讲怎么看分子的对称性信息与特征标表。
% 段)、Route 段(#)、Title 段、电荷与自旋多重度、分子坐标%chk、%rwf、%nprocs 的作用与内存估算Guess、SCF(Conver / MaxCycle)、Opt、Freq、Thermopopt 保持分子对称性SCF Done、优化收敛、Stationary point foundThe Basics of Theoretical and Quantum Chemistry
全课程理论分量最重的一讲:从分子 Schrödinger 方程出发, 经 Born–Oppenheimer 近似与分子轨道理论,一路推到 Hartree–Fock 自洽场方程组, 把第 2 讲里那些「黑箱」关键字背后的物理讲透。