本节讨论H原子, 等类氢离子的 方程的求解。这些体系都包含一个原子核和一个电子,是两个质点相互作用的体系,处理这类问题有2种方法:
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一是采用客观坐标,即 包括原子核,电子的动能项,核与电子间的相互作用势。 |
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方程可分为两部分,一部分代表原子整体移动,另一部分代表电子对核的相对运动,为了分解这两个运动,通常用质量坐标代替原来核与电子的直角坐标,用球极坐标表示电子对核的相对运动:
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其中 波函数可表示为: |
能量表示为: |
方程分离为两部分: |
(2.1)
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(2.2)
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由于两部分能量相差很大,即 ,因此原子的整体运动只在讨论原子平动时才用到,一般只讨论电子相对核的运动,即方程(2.2),一般也把电子对核的相对运动能量作为总能量。 |
另一种方法即把坐标原点定于原子核上,这样 简化为两部分,电子动能和与核电子相互作用势能 |
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若把拉普拉斯算符写成球坐标形式,则 方程与(2.2)基本相同,因为 H 原子核质量为电子质量的1836倍。 |
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两种方法是殊途同归。 |
直角坐标化球极坐标: |
, ,
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类似可得: |
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将这些关系式代入Laplace算符( )则: |
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电子与核之间的相互作用势能与它们的核电荷成正比,与核和电子间距成反比 |
为介电常数
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这样类氢离子球坐标形式的 方程为: |
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