利用Python编写二维伊辛模型N=L*L,L=30,T=2,Kb=1,J=1 ,计算每一步翻转的能量
时间: 2023-08-22 20:07:51 浏览: 138
Ising-Model:使用metropolis算法模拟二维伊辛格的python脚本
好的,我来给你写一下Python代码,以实现计算每一步翻转的能量。
```python
import random
import math
L = 30
T = 2
Kb = 1
J = 1
# 初始化自旋矩阵为1
spin_matrix = [[1 for i in range(L)] for j in range(L)]
# 计算每一个自旋的能量
def calculate_energy(spin_matrix, i, j):
energy = 0
for x, y in [(i-1, j), (i+1, j), (i, j-1), (i, j+1)]:
if x < 0:
x += L
elif x >= L:
x -= L
if y < 0:
y += L
elif y >= L:
y -= L
energy += -J * spin_matrix[i][j] * spin_matrix[x][y]
energy += -H_ext * spin_matrix[i][j]
return energy
# 计算每一步翻转的能量
def calculate_flip_energy(spin_matrix, i, j):
flip_energy = -2 * calculate_energy(spin_matrix, i, j)
return flip_energy
# Metropolis算法进行翻转
def metropolis(spin_matrix, T):
for i in range(L):
for j in range(L):
flip_energy = calculate_flip_energy(spin_matrix, i, j)
if flip_energy <= 0:
spin_matrix[i][j] = -spin_matrix[i][j]
elif random.random() < math.exp(-flip_energy / (Kb * T)):
spin_matrix[i][j] = -spin_matrix[i][j]
# 测试代码,输出每一步翻转的能量
for step in range(10):
metropolis(spin_matrix, T)
print("Step %d:" % (step+1))
for i in range(L):
for j in range(L):
print(calculate_flip_energy(spin_matrix, i, j), end=' ')
print()
print()
```
代码中,首先定义了L、T、Kb和J等参数,然后初始化自旋矩阵为1。接着定义了两个函数,分别是计算每一个自旋的能量和计算每一步翻转的能量。其中,计算每一步翻转的能量直接使用了公式ΔE=2E_flip。
最后,使用Metropolis算法进行翻转,并输出每一步翻转的能量。注意,这里只输出了翻转后每一个自旋的能量变化,如果需要计算整个系统的总能量变化,可以在循环中加一个累加器来累计每一个自旋的能量变化,最后除以2得到总能量变化。
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