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你知道玻恩–奥本海默近似是什么 你了解吗

科普小知识2022-07-26 19:55:09
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玻恩–奥本海默近似(Born-Oppenheimer approximation,通称BO近似,别称隔热近似)是一种广泛应用的解包括电子与原子核的体系的物理学方程组的近似方式。

再用物理学解决分子结构或别的体系时,必须根据解薛定锷方程组或别的相近的偏微分方程得到体系波函数。这一全过程通常因为体系可玩性过多而十分艰难,乃至没法开展。据玻恩-奥本海默近似中,充分考虑原子核的品质要比电子大许多 ,一般要大3-4个量级,因此在一样的相互影响下,电子的挪动速率会较原子核快许多 ,这一速率的差别的結果是促使电子在每一時刻好像健身运动在静止不动原子核组成的势场中,而原子核则体会不上电子的具体地址,而只有遭受均值相互作用力。从而能够 完成原子核座标与电子座标的类似自变量分离出来,将求出全部体系的波函数的繁杂全过程溶解为求出电子波函数和求出原子核波函数2个相对性简易得多的全过程。

在玻恩-奥本海默类似下,体系波函数能够 被写成电子波函数与原子核波函数的相乘你知道玻恩–奥本海默近似是什么 你了解吗

这二种方式得到的結果能够相互转换。原子核定态波函数叙述了分子结构的震动,一般用于得到震动零震动点能,开展红外线、微波加热光谱仪或电子光谱仪震动与旋转构造的测算;而波函数随時间的演化则叙述了化学变化的动力学模型全过程。

注意到第二步原子核薛定谔方程的求出中,必须电子态动能以原子核部位为座标的涵数,因此通常需开展数次,甚至数百万次电子构造的测算,导致测算比较严重的艰难。即便在小分子水体系中,通常也没法选用彻底物理学的方式求出波函数。因为原子核的质量比电子大很多,量子效应比不上电子显著,因而这一步通常选用比电子构造流程高些水平的类似方式,以缓解测算压力。比如常选用经典力学或是半經典类似解决原子核健身运动;在震动力度较小的状况下,可将潜能面类似为二次曲面,而原子核的健身运动则转换为量子科技谐振子难题而可解析解出。一些状况下也可以选用平衡态的类似,应用统计力学或过渡态理论等统计分析方法则,只必须在小量重要部位开展电子构造和震动测算就获得有关分子结构的遍布或化学反应速率等信息内容。

适用范围

玻恩-奥本海默类似仅有在所属电子态与别的电子态动能都充足分离出来的状况下能合理。当电子态出現交叉式或是贴近时,玻恩-奥本海默类似即无效。

最低限基本原理

针对激发态,不用别的类似的状况下根据玻恩-奥本海默类似得到的体系总动能一定低于体系真正动能,因此得出了真正动能的低限。与此相对性,另一隔热类似方式玻恩-黄类似则得出体系真正动能的限制。