電子結構引論讀書筆記 第二章 多電子波函式和算符

2022-08-19 12:03:11 字數 2678 閱讀 5699

更新:3 may 2016

\(\mathscr=-\sum\limits_^\dfrac\nabla_i^2-\sum\limits_^\dfrac\nabla_a^2-\sum\limits_^\sum\limits_^\dfrac}+\sum\limits_^\sum\limits_^\dfrac}+\sum\limits_^\sum\limits_^\dfrac}\)

注:1. 採用原子單位制;2. 未考慮相對論效應;3. 無外場

2.1.1 原子單位制(a.u.):

長度單位:bohr \(=\dfrac=a_0=0.52918\ \overset}\)

能量單位:hartree \(=\dfrac=\mathscr_a=27.211\ \rm=627.51\ \rm\)

質量單位:電子質量 \(m_e=9.1095\times10^\ \rm\)

電荷單位:電子電荷量 \(e=1.6022 \times 10^\ \rm\)

角動量單位:約化蒲朗克常量 \(\hbar=1.0546\times 10^\ \rm\)

2.1.2 bohr-oppenheimer近似

2.1.3 電子波函式反對稱、自旋與泡利不相容原理

2.2.1 自旋軌道與空間軌道

考慮電子自旋與空間分布的電子波函式稱為自旋軌道spin orbitals;只考慮空間分布的電子波函式成為空間軌道spatial orbital。

2.2.2 hartree積

2.2.3 slater行列式

行:同一原子佔據不同自旋軌道;列:同一自旋軌道放置不同原子。n個電子佔據n個自旋軌道。

係數:\((n!)^}\)

是使hartree積滿足反對稱性的線性組合。

2.2.4 hartree-fock近似

fock算符:\(f(i)=-\dfrac\nabla_i^2-\sum\limits_^\dfrac}+v^(i)\)

hartree-fock方程:\(f(i)\chi(\textbf_i)=\varepsilon\chi(\textbf_i)\)

其中關鍵是單電子勢能項\(v^(i)\)為其他電子對第i個電子的平均勢能。具體定義見下章。

自洽場方法scf:猜測初始自旋軌道,從而由庫侖定律求出平均場;由平均場代入fock算符,由變分法求出一組新的基態自旋軌道。重複此過程直到能量、軌道的變化小於誤差範圍。

難點:每個hartree-fock方程能夠解出第i個電子的一組本徵值與相互正交的本徵函式(無窮多),而且在形式上所有電子的fock算符形式相同,意味著n個電子將佔據這同樣的無窮多個自旋軌道。

rooothaan方程詳細見下章。

2.2.5 例項:最小基h2模型

重疊積分s,交換積分

2.2.6 激發態行列式

單重激發、二重激發……將體系波函式(dirac記號表示的slater行列式)中基態的自旋軌道替換成原先的空自旋軌道即可。

2.2.7 精確波函式與組態相互作用ci

思路:設\(\\)是以上解出的一組完全基(無窮多個元素)。由於hartree-fock近似的限制,任何一種填充方式都不能精確表示體系的狀態。但是體系的狀態卻可以表示為各種填充方式(體系波函式,slater行列式,或稱組態configuration)的線性疊加,即

\(|\phi\rangle=c_0|\psi_0\rangle+\sum\limits_|\psi_a^r\rangle+\sum\limits__0\)。定義相關能(correlation energy)\(e_=\mathscr_0-e_0\)。由於體系的精確基態能量最低,因此相關能應當為負值。

full-ci:選擇\(\\)為有限組基(如2k,k為空間軌道的個數)。難點:對角化是什麼意思

講解思路:2.3.1 最小基h2矩陣元的求法 - 2.3.2 單電子與二電子積分的記號(各種括號) - 2.3.3 求矩陣元的一般規則 - 2.3.4 一般規則的推導 - 2.3.5 由空間軌道代替自旋軌道的方法 -2.3.6 庫侖積分與交換積分 -2.3.7 對行列式能量的偽經典解釋(看填充方式寫體系能量)

算符的矩陣元即\(h_=\langle\psi_i|\mathscr|\psi_j\rangle\)

\(\mathscr=\sum\limits_^h(i)+\sum\limits_^\sum\limits_^v(i,j)\equiv \mathscr_1+\mathscr_2\)

由矩陣元寫能量

空間軌道替代自旋軌道的意義:實際中閉殼層由於自旋的正交性,上面記號中有大量的零項。計算一步自旋可以刪去零項。

2.4.1 公升降算符的運算

公升算符\(a_i^+\)在dirac記號左面增加乙個自旋軌道\(\chi_i\),降算符\(a_i\)在dirac記號左面消去乙個自旋軌道\(\chi_i\)。對降算符,如果dirac記號中含有對應項而不在最左面,交換位置使之處於最左面。交換一次位置符號發生一次變化。

\(a_ja_i+a_ia_j=0\)

\(a_ia_i=0\)

\(a_ia_j^++a_j^+a_i=\delta_\)

定義真空態 \(\langle\ |\ \rangle =1\)

以真空態為基礎可以構築任何組態,計算組態的重疊積分也可以改寫成公升降算符形式運算(利用上面的規則)。

2.4.2 公升降算符的矩陣元

spin-adapted configuration

2.5.1 自旋算符

2.5.2 restricted行列式與自旋匹配組態

2.5.3 unrestricted行列式

第二章 讀書筆記

第二章主要講的內容是搭建android 底層開發環境 其中包括 android 應用程式開發環境 android ndk 開發環境和交叉編譯環境的搭建。由於 android 基於linux 核心,所以搭建環境需要使用 linux 作為開發 linux 驅動的平台。它的底層開發需要的工具包含眾多的程式...

第二章讀書筆記

本章主要介紹搭建android 底層開發環境,主要包括 android 應用程式開發環境 android ndk 開發環境和交叉編譯環境的搭建。首先安裝jdk 並配置環境變數 搭建android 應用程式開發環境 1,安裝 android sdk 解壓後進入android sdk linux 目錄,...

Effective C 第二章 讀書筆記

05.了解c 預設編寫並呼叫哪些函式 編譯器缺省會產生四個函式 預設建構函式,預設析構函式,預設拷貝建構函式,預設複製操作符 即 06.若不想使用編譯器自動生成的函式,就該明確拒絕 為駁回編譯器自動提供的機能,可將相應的函式宣告為 private 並不予實現。使用像 uncopyable 這樣的 b...