Одноелектронне наближення: відмінності між версіями

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
[неперевірена версія][неперевірена версія]
Вилучено вміст Додано вміст
SieBot (обговорення | внесок)
RedBot (обговорення | внесок)
м робот додав: pl:Teoria pola średniego
Рядок 43: Рядок 43:
[[en:Mean field theory]]
[[en:Mean field theory]]
[[ja:平均場近似]]
[[ja:平均場近似]]
[[pl:Teoria pola średniego]]
[[pt:Teoria de campo médio]]
[[pt:Teoria de campo médio]]

Версія за 09:34, 22 травня 2009

Одноелектронне наближення - наближений метод знаходження хвильових функцій та енергетичних станів квантової системи із багатьма електронами.

В основі одноелектронного наближення лежить припущення, що квантову систему можна описати, як систему окремих електронів, що рухаються в усередненому потенціальному полі, яке враховує взаємодію як з ядрами атомів, так і з іншими електронами.

Хвильова функція багатоелектронної системи в одноелектронному наближенні вибирається у вигляді детермінанта Слейтера певного набору функцій, що залежать від координат однієї частинки. Ці функції є власними функціями одноелектронного гамільтоніану із усередненим потенціалом.

В ідеалі потенціал, у якому рухаються електрони повинен бути самоузгодженим. Щоб досягнути цієї мети використовують ітераційну процедуру, наприклад, метод Гартрі-Фока. Проте часто систему описують модельним потенціалом.

Числа заповнення

Одноелектронний гамільтоніан у загальному випадку має вигляд

,

де - усереднений потенціал.

Спектр хвильових функцій цього гамільтоніана визначається розв'язками рівняння

,

де i - індекс, що номерує ці функції. Число власних функцій гамільтоніана незліченне. Для побудови хвильової функції багатоелектронної системи з N електронами можна вибрати N будь-яких або ж N суперпозиції цих функцій, проте з огляду на принцип виключення Паулі усі вони повинні бути різними.

Основному стану квантової системи відповідає набір із N функцій, для яких одноелектронні енергії - найменші. Повна енергія основного стану системи визначається сумою одноелектронних енергій

Хвильова функція багатоелектронної системи конструюється із хвильових функцій із врахуванням вимоги антисиметричності щодо перестановок. Здебільшого це робиться з використанням детермінанту Слейтера. Використовуючи оператори народження цю хвильову функцію можна подати у вигляді

Хвильову функцію збудженого стану можна побудувати, вибравши замість однієї з власних функцій одноелектронного гамільтоніану з найменшою енергією будь-яку іншу функцію.

Загалом, якщо вибрати довільний набір одноелектронних хвильових фунцій, то хвильову функцію багатоелектронної ситеми можна характеризувати набором індексів одноелектронних функцій: , або ж вважати, що деякі з одноелектронних станів заповнені, а деякі ні. Присвоюючи заповненим станам число 1, а незаповнеми - 0, можна побудувати нескінченний ланцюжок одиниць і нулів, який характеризує стан багатоелектронної системи. Такий ланцюжок називається поданням чисел заповнення.

У статистичній фізиці хвильова фунція багатоелектронної системи не може бути визначена точно. Стан системи змінаний й описується матрицею густини, яка задовільняє розподілу Фермі-Дірака.

Значення

Одноелектронне наближення широко використовується в квантовій хімії й теорії твердого тіла. Зокрема, на ньому ґрунтується зонна теорія.