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science2026年8月16日1 分钟

Falstad数学与物理模拟仿真

#教育#物理模拟#数学可视化#Java小程序#交互式学习

1. 简介

这些是我编写的一些教育性小程序,旨在帮助可视化数学、物理和工程中的各种概念。它们最初是用Java编写的,但大部分已转换为JavaScript,因此即使没有支持Java的浏览器,您也应该能够查看它们。

2. 振荡与波动

涟漪池(二维波)小程序:模拟波动、干涉、衍射、折射、多普勒效应等。二维波小程序:演示二维波动。三维波小程序:演示三维波动。耦合振荡小程序:演示弹簧连接的振荡器中的纵波运动。色散小程序:演示色散和群速度。

3. 声学

负载弦小程序:模拟弦的波动。矩形膜波小程序:二维膜中的振动模式。圆形膜波小程序:二维圆形膜(鼓面)中的振动模式。杆波小程序:杆中的弯曲波。元音小程序:语音声学。盒模式小程序:三维盒中的声学驻波。声学干涉小程序:在扬声器之间产生音频干涉。

4. 信号处理

傅里叶级数小程序:周期函数的频率分析。数字滤波器:过滤数字信号并在扬声器上播放输出。

5. 电学与磁学:静力学

二维静电学小程序:演示静态电场和稳态电流分布。二维静电场小程序:演示各种二维情况下的电场;也展示高斯定律。三维静电场小程序:演示各种三维情况下的电场。三维静磁场小程序:演示各种情况下的磁场。电动机、发电机。

6. 电动力学

二维电动力学小程序(TE):演示电磁辐射。二维电动力学小程序(TM):演示电磁辐射、感应和静磁学。模拟电路仿真器小程序:演示各种电子电路。模拟滤波器小程序:演示电子滤波电路。腔模式小程序:三维矩形腔中的电磁波。波导模式小程序:波导中的电磁波。天线小程序:生成天线辐射方向图。菲涅尔衍射小程序:生成菲涅尔衍射图案。费马原理:斯涅尔定律。最短光程获胜。

7. 量子力学

氢原子小程序:显示氢原子的轨道(波函数)。分子轨道小程序:显示氢分子离子的轨道(波函数)。一维量子力学小程序:一维中的单粒子量子力学态。一维量子晶体小程序:一维中的周期势。二维量子晶体小程序:二维中的周期势。一维量子跃迁小程序:一维中的辐射跃迁(吸收和受激发射)。原子偶极跃迁小程序:原子中的辐射跃迁(吸收和受激发射)。二维矩形方势阱小程序:二维中的矩形方势阱(盒子中的粒子)。二维圆形方势阱小程序:二维中的圆形方势阱。二维量子谐振子小程序:二维中的谐振子。量子刚性转子小程序:限制在球面上的粒子。三维量子谐振子小程序:三维中的谐振子。

8. 线性代数与向量微积分

点积小程序:演示两个向量的点积或标量积。矩阵小程序:使用矩阵演示二维变换。二维向量场小程序:演示向量场的各种性质,包括散度和旋度等。三维向量场小程序:演示三维向量场。包括洛伦兹吸引子和罗斯勒吸引子。

9. 热力学与力学

气体分子模拟小程序:演示气体动力学理论。热机:卡诺循环和其他热力学循环。谐振子:驱动力、共振。科里奥利力:旋转参考系。傅科摆:演示地球自转。轨道交会:驾驶您的飞船与不同轨道上的目标飞船会合。拉格朗日点:三体问题。对称陀螺:陀螺和陀螺仪的刚体运动。

10. 杂项

常微分方程小程序:可视化微分方程求解器。欧拉方程小程序:演示复指数的泰勒级数展开。离散傅里叶变换:二维傅里叶变换。光线光学模拟:由Rick Tu和Johnson编写的光线光学模拟器(我也有一些贡献)。热成像图片:一些用热(红外)相机拍摄的示例图片。(这不是一个小程序,但我想我还是把它放在这里。)许可信息。

11. 其他教育资源链接

其他教育网站的链接,包含数学/物理相关信息或用于教学的Java小程序:Brandon的半导体模拟器,Lissajous实验室(基于Ed Hobbs的Java小程序),一个复映射查看器(另一个转换的Java小程序),另一个狭缝衍射小程序,还有来自西北大学的更多小程序。所有关于电路,Calculoso AP测试准备,MyPhysicsLab模拟,Physlets,3-D分子动力学,PhET交互式模拟,所有当前轨道卫星,电路图制作器,捕获闪电,Wondermagnet.com,10的幂小程序,另一个菲涅尔衍射小程序,声学和振动动画,地月距离,用棉花糖测量光速,星图,错误和误解,声音实验室。

12. 娱乐内容

当您厌倦了学习时,这里有一些有趣的东西:Pong模拟:原始1972年Pong的电路级模拟。Java迷宫小程序:3D透视迷宫。橡子包络小程序:酷炫的电子游戏声音。java@ falstad.com


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