组态态函数

Bet体育365怎么提款 2025-07-11 18:39:52 admin 阅读 1113
组态态函数

CSF 是从组态里面得到的。组态是电子在轨道上分布的一种方式。

1

s

2

{\displaystyle 1s^{2}}

1

π

2

{\displaystyle 1\pi ^{2}}

都是组态的例子,前者是原子组态,后者是分子组态。

对于每个给定的组态,我们可以构造数个 CSF。CSF 有时也叫做 N 粒子对称匹配基函数(N-particle symmetry adapted basis functions)。与给定的组态相关联的电子数目是一定的(用

N

{\displaystyle N}

表示)。从组态构造 CSF 的时候,需要考虑与该组态相关的自旋轨道。

例如,与

1

s

{\displaystyle 1s}

轨道相关的自旋轨道有两个:

1

s

α

1

s

β

{\displaystyle 1s\alpha \;\;\;1s\beta }

式中

α

,

β

{\displaystyle \alpha ,\;\;\;\beta }

分别表示单电子的自旋向上和向下的自旋本征函数。类似地,对线型分子(

C

v

{\displaystyle C_{\infty {\rm {v}}}}

点群)的

1

π

{\displaystyle 1\pi }

轨道,有四个对应的自旋轨道:

1

π

(

+

)

α

,

1

π

(

+

)

β

,

1

π

(

)

α

,

1

π

(

)

β

{\displaystyle 1\pi (+)\alpha ,\;1\pi (+)\beta ,\;1\pi (-)\alpha ,\;1\pi (-)\beta }

这是因为

π

{\displaystyle \pi }

轨道对应的轨道角动量

z

{\displaystyle z}

分量量子数有两个:

+

1

{\displaystyle +1}

1

{\displaystyle -1}

。.

我们可以把这些自旋轨道(设其总个数为

M

{\displaystyle M}

)视作各自可以容纳一个电子的箱子。考虑将

N

{\displaystyle N}

个电子分配到

M

{\displaystyle M}

个箱子中的所有方式。每一种方式对应一个斯莱特行列式

D

i

{\displaystyle D_{i}}

。这样的斯莱特行列式的数目由组合数给出。由于电子不可分辨,电子与箱子的相对顺序是无关紧要的。

下一步是构造 CSF,为了得到

S

^

2

{\displaystyle {\hat {S}}^{2}}

的本征函数(对于原子结构,同时还要求是

L

^

2

{\displaystyle {\hat {L}}^{2}}

的本征函数),需要对这些斯莱特行列式进行线性组合,线性组合的系数

c

i

{\displaystyle c_{i}}

可以从克莱布施-戈登系数得出。于是每一个 CSF 都具有下列形式:

i

c

i

D

i

{\displaystyle \sum _{i}c_{i}\;D_{i}}

Löwdin投影算符法[3]也可以用来求解线性组合的系数。对于给定的任意一组行列式

D

i

{\displaystyle D_{i}}

能够找到几组不同的线性组合系数。[4] 每一组对应一个 CSF。这实际上体现了总自旋角动量与总轨道角动量之间的内在耦合。

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