利用Python绘制氢原子3d态电子云图样

你可以使用Python中的matplotlib和mayavi库来绘制氢原子3D态电子云图样。首先，你需要安装这两个库。然后使用以下代码：

# 导入必要的库
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from mayavi import mlab

# 创建一个3D图形窗口
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

# 定义氢原子自旋函数，其中r是原子核与电子之间的距离
def hydrogen_wave_func(n, l, m, r, theta, phi):
    a = 1 # 常数，实际数值为玻尔半径
    # 计算球谐函数和径向函数
    Y_lm = np.real(scipy.special.sph_harm(m, l, phi, theta))
    R_nl = (2 / (n * a))**3 * scipy.special.factorial(n - l - 1) / (2 * n * scipy.special.factorial(n + l)) * np.exp(-r / (n * a)) * (2 * r / (n * a))**l * scipy.special.eval_legendre(n - l - 1, 2 * l + 1)(2 * r / (n * a))
    return np.abs(R_nl * Y_lm)**2

# 定义要绘制的n, l, m值
n_values = [1, 2] # n
l_values = [0, 1] # l
m_values = [-1, 0, 1] # m

# 定义绘图的范围
r = np.linspace(0, 20, 50)
theta = np.linspace(0, np.pi, 50)
phi = np.linspace(0, 2 * np.pi, 50)
R, Theta, Phi = np.meshgrid(r, theta, phi)

# 循环绘图
for n in n_values:
    for l in l_values:
        for m in m_values:
            # 计算电子密度函数
            psi = hydrogen_wave_func(n, l, m, R, Theta, Phi)
            # 绘制3D图像
            x = R * np.sin(Theta) * np.cos(Phi)
            y = R * np.sin(Theta) * np.sin(Phi)
            z = R * np.cos(Theta)
            ax.plot_surface(x, y, z, rstride=1, cstride=1, facecolors=plt.cm.jet(psi))

# 显示图像
plt.show()