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关于用有效核电荷Z为变分参数求氦原子能量

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过程中把E展成5个积分
∫φφ(-1/2▽^2-Z/r1)φφdτ= E Z^2
∫φφ(-1/2▽^2-Z/r1)φφdτ= E Z^2
∫φφ(Z-2)/r1φφdτ= -2Z(Z-2)E
∫φφ(Z-2)/r2φφdτ= -2Z(Z-2)E
∫φφr12φφdτ= -5/4 ZE
(E为氢原子能量)
请问后三个是怎么求出来的?
除了virial定理的结论V=2EZ^2,还用到什么条件?


1楼2011-09-27 10:36回复
    有点不明白前因后果。。。比如φ是哪个波函数,“过程中把E展成5个积分”这句话里的E是否也是氢原子能量,E原来的表达式是什么样的。。。
    能不能看看上下文?


    IP属地:广东2楼2011-09-27 17:42
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      2026-05-04 07:12:54
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      φ1φ2分别是两个1s电子的波函数(上面的下标和星号省略了)
      He原子的整体波函数是ψ=φ1φ2=1/π Z^3 exp(-Z(r1+r2))
      He原子能量E=∫φ1φ2 H φ1φ2dτ
      其中Hamiltonian=(-1/2▽^2-Z/r1)+(-1/2▽^2-Z/r2)+(Z-2)/r1+(Z-2)/r2+1/r12
      将上式展开得到以下5项
      ∫φ1φ2(-1/2▽^2-Z/r1)φ1φ2dτ= E Z^2
      ∫φ1φ2(-1/2▽^2-Z/r2)φ1φ2dτ= E Z^2
      ∫φ1φ2(Z-2)/r1φ1φ2dτ= -2Z(Z-2)EH
      ∫φ1φ2(Z-2)/r2φ1φ2dτ= -2Z(Z-2)EH
      ∫φ1φ2r12φ1φ2dτ= -5/4 ZEH
      EH是基态氢原子能量


      3楼2011-09-27 19:33
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        以∫φ1φ2(Z-2)/r1φ1φ2dτ= -2Z(Z-2)EH这个为例
        (Z-2)提到外面,r1跟φ2无关,上面的式子就可以变成
        (Z-2)∫φ2φ2dr2 * 1/Z∫φ1Z/r1φ1dr1
        前面那个积分是1,后面那个积分是核电荷为Z的类氢原子势能项,套维里定理,就是它的总能Z^2*EH的-2倍,再乘前面的系数就得-2ZEH
        ∫φ1φ2r12φ1φ2dτ= -5/4 ZEH是双电子积分,貌似木有东西可套,用球坐标下的距离公式展开再积分吧。。。


        IP属地:广东4楼2011-09-27 22:05
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          看着就头晕


          5楼2011-09-27 22:08
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            数学压力山大、


            IP属地:瑞典6楼2011-09-27 22:09
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              (Z-2)∫φ2φ2dr2 * 1/Z∫φ1Z/r1φ1dr1
              这一行有点问题dr2要变成4πr2^2dr2,dr1也一样
              不过后面没问题


              IP属地:广东8楼2011-09-27 22:46
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                手算库伦积分不是那么好积的。。。
                要真算出来不是表示成J、K、S的函数那么简单
                否则计算化学就可以去吃屎了。。。因为计算化学的基础不是薛定谔方程,是处理J、K、S的方法


                IP属地:广东9楼2011-09-27 22:53
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                  2026-05-04 07:06:54
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                  呃,这还是变分函数的预处理阶段


                  10楼2011-09-28 17:20
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                    这个现在明白了,谢谢糖糖
                    还有,我又打错了,最后个积分应该是
                    ∫φ1φ2(1/r12)φ1φ2dτ= -5/4 ZEH
                    对应电子互斥的那一项
                    不好意思
                    


                    11楼2011-09-28 17:24
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                      1/r12那个我知道,看意义就明白的了
                      这个积分我实在不想动手算。。。你可以先试着把τ1有关的r1、θ1、φ1积出来,剩下的东西应该还是能套用类氢原子势能项来化简的


                      IP属地:广东12楼2011-09-28 17:36
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                        多谢糖糖


                        13楼2011-09-29 16:23
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