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He-LiH体系的势能面和量子动力学研究

作　者: 黄武英
导　师: 凤尔银
学　校: 安徽师范大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 势能面 相互作用能 束缚态 向异性 波函数 解析势能函数 非弹性碰撞 动力学研究 势阱 理论计算方法
分类号: O413.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


弱相互作用系统的动力学研究，长期以来一直是分子物理和化学物理等领域内众多实验和理论研究的课题。由于LiH分子在宇宙化学中具有重要作用，含LiH分子的弱相互作用体系吸引了越来越多的天体物理学和天体化学工作者的研究兴趣。He-LiH体系由于体系小，计算可达到较高的精度，因此备受国内外学者的关注。 本论文系统地研究了He-LiH体系的势能面和动力学，内容共分五章。第一章简述了分子间弱相互作用的理论计算方法，以及He-LiH体系动力学研究现状。第二章阐述了分子轨道从头算方法的基本原理和非弹性散射计算的基础理论。第三章采用CCSD（T）方法和由原子中心高斯函数和高斯键函数（3s3p2dlf）组成的大基组，计算了He-LiH体系在不同构型下的相互作用能，并由非线性最小二乘法拟合出了解析势能函数，得到了该体系的势能面。计算结果表明，在该势能面上存在两个势阱，分别对应于两个线性构型，其中对应于He-Li-H构型的势阱在R=4.25a0处，阱深为177.75m-1，对应于He-H-Li构型的势阱在R=10.0a0处，阱深为9.95cm-1；同时该势能面表现出强的各向异性，这主要是由于LiH分子大的电偶极距（μ=5.88D），导致了在分子间相互作用能中占主导地位的诱导力具有强的各向异性。在CCSD（T）势能面的基础上，第四章运用密耦方法讨论了He-LiH体系的转动非弹性碰撞。结果表明，对LiH分子j=0→f跃迁，跃迁截面主要由各向异性的短程（硬排斥+吸引）相互作用和长程的软排斥作用共同作用决定，未见长程吸引部分的明显贡献;He原子从H原子端近共线碰撞LIH分子，对j一。。厂一1跃迁最有效。另外态一态跃迁总截面表现出振荡结构，长程软排斥分波只对j一。向j’’一l，2，3的跃迁总截面有较大贡献，而j‘之4跃迁的积分截面则儿乎完全由各向异性的短程部分贡献。与VB结果相比，我们得到的总截面更接近于实验值。第五章在CCSD（T）势能面的荃础一上，讨‘算一了He一LIH体系的束缚态振转能级和波函数，结果表明一该体系存在10个振转束缚态，零点振动能为144.49cm‘’。从波函数的分布图中可以知道，振动基态主要分布在。=180”附近，说明它是Li端较深势阱中的一个束缚态;第二个能级为伸展激发振动能级，伸展振动基频为29.85cm一’，基本上存在于Li端势阱内，但波函数显示H端的势阱通过隧道效应，对该能级的J七率分布产生影响。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 前言  11-12
  1.2 分子间弱相互作用的研究方法  12-14
  1.3 He-LiH体系的研究现状和研究意义  14-16
  1.4 本论文的主要内容  16-17
第二章 分子轨道从头算和非弹性散射的理论基础  17-42
  2.1 分子轨道从头算方法简介  17-33
    2.1.1 Schrdinger方程  18-19
    2.1.2 分子轨道理论在物理模型上的三个基本近似  19-22
    2.1.3 分子轨道法求解分子体系的一般步骤  22-23
    2.1.4 自洽场(SCF)分子轨道理论  23-27
    2.1.5 分子轨道从头计算方法  27-29
    2.1.6 电子相关能  29-33
  2.2 非弹性散射密耦方法  33-42
    2.2.1 空间坐标系中的耦合方程  33-37
    2.2.2 散射截面  37-42
第三章 He-LiH体系的从头算势能面  42-56
  3.1 前言  42-44
  3.2 计算方法  44-47
  3.3 结果和讨论  47-55
    3.3.1 样条函数插值  47
    3.3.2 势能面拟合  47-50
    3.3.3 势能面的性质  50-55
  3.4 结论  55-56
第四章 He-LiH体系转动非弹性碰撞的理论计算  56-68
  4.1 前言  56-57
  4.2 计算方法  57-59
  4.3 结果和讨论  59-66
  4.4 结论  66-68
第五章 He-LiH体系束缚态能级的理论计算  68-76
  5.1 前言  68-69
  5.2 计算方法  69-71
  5.3 结果和讨论  71-75
  5.4 结论  75-76
参考文献  76-81
附录: 本人在读期间发表的科研论文、论著及获奖情况一览表  81-82
致谢  82

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 理论物理学 > 量子论 > 量子力学（波动力学、矩阵力学）
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