Файл: Татевский В.М. Классическая теория строения молекул и квантовая механика.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 256
Скачиваний: 2
Каждому такому 'значению ет, если его подставить в уравнения (XXIX, 8), соответствует свой набор коэффициентов Си, именно
С\т), С{2т), . . . . C( f e m ) С{™] (XXIX, I I )
определяющий одну из функций Ф |
(XXIX, 2), |
удовлетворяющую |
||||||||||||||
поставленным условиям (XXIX, 3) |
и |
(XXIX, 4). |
|
|
|
|
||||||||||
Таким |
образом, в результате |
получим п функций |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Ф Т |
= 2 Л |
|
|
|
|
(XXIX, |
12) |
||||
|
|
|
|
|
т = |
ft |
|
п |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1, |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
удовлетворяющих условиям |
(XXIX, 3) |
и |
(XXIX, 4). |
|
|
|
||||||||||
Из этих функций надо выбрать ту, для которой значение энер |
||||||||||||||||
гий, вычисленное с этой |
функцией: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
£<"» = |
j " |
ФтРФт |
dv da = |
2 |
С^'С^Ны |
|
|
(XXIX, 13) |
||||||
будет наименьшим. |
|
|
|
|
|
|
|
ft. |
і. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Легко показать, что. энергия Ёт |
(XXIX, 13), вычисленная с функ |
|||||||||||||||
цией Ф т |
(XXIX, 12), |
|
совпадает |
|
с |
соответствующим |
корнем |
е т |
||||||||
уравнения |
|
(XXIX, 9). |
Действительно, |
подставив |
в |
уравнения |
||||||||||
(XXIX, 8) |
Вт вместо е, получим |
уравнения для |
коэффициентов |
СІт). |
||||||||||||
Умножим к-ое уравнение на С{кт)" и просуммируем |
по к. Тогда |
по |
||||||||||||||
лучим' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
С« т ) * 2 |
С(Ґ |
(НЫ |
- |
- |
С |
|
|
(XXIX, 14) |
|||||
Отсюда |
|
ft |
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«« 2 |
СҐ'СҐЗкІ |
|
- |
2 |
Ф'Ф^Ы |
|
|
|
(XXIX, 15) |
|||||
|
|
ft, |
/ |
|
|
ft, |
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
Из условия |
(XXIX, 4) |
и |
выражения |
(XXIX, 15) |
получим |
|
||||||||||
|
|
|
е т |
= |
2 |
С(кЩт)Ны |
= £ < т ) |
|
|
|
(XXIX, 16) |
|||||
|
|
|
|
|
ft, |
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поэтому, |
выбрав |
Ф т , |
соответствующую |
наименьшему корню |
||||||||||||
уравнения |
(XXIX, 9), получим приближенную |
функцию |
наинизшего |
по энергии электронного состояния системы (при выбранной кон фигурации ядер).
Обозначив наименьший из корней уравнения (XXIX, 9) через
е0 , а соответствующую ему функцию (XXIX, 2) через Ф0 , |
установим |
таким образом приближенную функцию и приближенное |
значение |
энергии наинизшего по энергии электронного состояния |
(при вы |
бранной конфигурации ядер): |
|
Можно показать, что матричные элементы, входящие в уравне ние (XXIX, 9), определенные на функциях разных групп (XXIX, 18), равны нулю, т.е.
|
Н0' |
°' = |
J* ^ а ) * Щ ( а |
, ) |
dvdo |
= |
0 |
( X X I X , 19) |
|
|
|
а ф & |
|
|
|
|
|
|
S 0 , |
°' = |
J" ^ a ) ' ^ a , ) |
d v d a |
= 0 |
|
( X X I X , 20) |
|
Поэтому матрица коэффициентов НЫ |
— Е8Ы |
уравнений |
(XXIX, 9) |
|||||
распадается |
на диагональные блоки, |
|
а уравнения (XXIX, 8 ) — н а |
|||||
отдельные системы уравнений, каждая |
из которых относится только |
|||||||
к функциям |
г|з(0' одной |
группы. Следовательно, рассматриваемая |
задача распадается на отдельные задачи, каждая из которых бу дет включать только функции i|/a> одной группы.
Поэтому имеет смысл с самого начала рассматривать не мно жество функций Ф, определенных на всех грь уравнением (XXIX, 2), а совокупность множеств Ф<а), каждое из которых определено на функциях ф только одной группы 1\)<-а\
Перенумеруем функции г|/ст> |
в каждой |
группе (XXIX, 18) ин |
||
дексом / ( / = 1 , 2 , |
fa). Тогда |
множества |
функции |
ф№, каждое |
из которых определено |
на одной |
группе функций i|)( f a ) , |
будут |
|
|
ф № = 2 |
CJaWfa) |
|
( X X I X , 21) |
Если потребовать, чтобы функция ф(ст) удовлетворяла |
усло |
|||
виям (XXIX, 3) и (XXIX, 4), |
то для определения |
соответствующих |
||
значений коэффициентов |
в ее представлении |
(ХХ1Х,21) |
полу |
|
чим систему уравнений, аналогичную (XXIX, 8), |
но |
содержащую |
||
меньше уравнений, именно |
столько, сколько функций |
i j 3 ( f a ) |
в дан |
ной группе. Соответствующим образом понизится и порядок урав
нения, |
анолигичного |
(XXIX, 9). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
В |
методе валентных |
схем |
при четном |
числе электронов |
часто |
|||||||||
заранее |
предполагают |
(хотя |
это и не может быть обосновано и |
||||||||||||
во |
многих |
случаях |
противоречит |
экспериментальным |
данным), |
||||||||||
что для основного электронного состояния |
Sz |
= 0. Тогда |
рассмат |
||||||||||||
ривают только функции i])( f a ) |
той группы, |
для которой а = |
0, т. е.. |
||||||||||||
Na |
= N$ и Sz |
= 0. Мы рассмотрим |
дальнейшие |
преобразования |
|||||||||||
в |
методе |
валентных |
схем |
только |
для |
группы |
функций aj)(f0) с |
||||||||
Sz |
= 0, |
хотя, |
строго |
говоря, всю описанную |
ниже |
процедуру |
|||||||||
следовало |
бы |
производить |
для функций каждой группы ip(fCT> |
||||||||||||
(XXIX, 18) |
и затем |
из |
результатов |
расчета |
приближенной |
функ |
ции Ф( с г ) в каждой группе выбирать наилучшую функцию основ ного электронного состояния системы, наиболее близкую к Wo в рамках рассматриваемого метода расчета.
Д ля каждой группы например группы ip( f 0 ) , можно по лучить дальнейшее упрощение задачи, если использовать для со ставления функции Ф не сами функции ip( f a ) , а некоторые их ли нейные комбинации ф(с т .s ). Мы рассмотрим такое преобразование только для группы функций ipj.°>. Для остальных групп они могут быть выполнены аналогично. Смысл этого преобразования со
стоит |
в том, что можно построить такие линейные комбинации |
ф(°. 8) |
функций группы гр<0), что каждая такая линейная комбина |
ция |
будет соответствовать не только определенному значению |
суммарной проекции спинов всех электронов, но и определенному значению квадрата вектора общего спина системы. Если строить затем искомую функцию Ф из таких линейных комбинаций ф(°-8 ), то задача еще упрощается, так как система уравнений, опреде ляющих коэффициенты разложения искомой функции Ф по этим линейным комбинациям функций гр<0), снова распадается на от дельные системы с меньшим числом неизвестных, а соответствую щее характеристическое уравнение распадается на несколько урав нений более низкой степени. Введение функций ф(а 8 > как линейных комбинаций гр^, соответствующих определенному значению Sz и определенному значению квадрата вектора общего спина си стемы, позволяет заранее учесть эти возможности. Не доказывая здесь сказанного, чтобы не загромождать изложения, ниже мы приведем только метод построения функций ф(°-8>, соответствую щих определенной проекции общего спина системы и определен ному значению квадрата общего вектора спина системы.
Функции ф(°'я ) строятся из функций яр<0> следующим образом*. Первой функцией ф(°>8), которую можно построить из i|)<f0', будет
(о. |
Л |
|
ф\ |
2 ) В 2 ^ |
(XXIX, 22) |
|
f |
квадрату век |
Можно показать, что эта функция соответствует |
||
тора спина системы, равному |
|
|
5 2 ( 4 + ! ) |
( Х Х 1 Х -2 3 ) |
т.е. вектору спина системы с квантовым числом S = JV/2. Другие функции Ф<0 '8 ) могут быть построены следующим путем.
Возьмем функции гр<°> и выделим во всех соответствующих определителях какие-либо два столбца, например столбцы с но мерами і и /.
* |
Функции |
Ф 1 0 ' *\ встречающиеся в этом параграфе, все |
не нормированы. |
Чтобы |
получить |
нормированные функции, нужно умножить |
каждую функцию |
Ф**7, ^ на соответствующий нормирующий множитель. Так как метод валентных
схем в дальнейшем не используется, на этом вопросе мы |
останавливаться не- |
|
будем. Условие нормированности приближенной функции Ф |
(XXIX, 30), встре |
|
чающейся |
ниже, учитывается при решении задачи вариационным методом. |
|
14 Зак. |
454 |
417 |