原子核体积效应对类锂离子体系激发态能级结构的影响-论文.pdf

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1、第37卷第3期辽宁师范大学学报(自然科学版)Vo1．37No．32014年9月JournalofLiaoningNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Sep．2014文章编号：1000—1735(2014)03—0342～04doi：10．11679／lsxblk2014030342原子核体积效应对类锂离子体系激发态能级结构的影响蔡娟，于伟威，张楠(辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁大连116029)摘要：利用全实加关联方法获得类锂离子体系1。z从LiI到NeⅧ(2≤≤5

2、，z一5，p，d，厂)激发态的波函数，利用所获得的波函数求得电子在核处密度算符的期待值．根据原子核体积效应对能级结构修正公式获得原子核体积效应对类锂离子体系激发态能级结构的影响．为获得高精度三电子体系能谱提供理论数据参考．关键词：原子核体积效应；全实加关联方法；类锂离子中图分类号：O562．1文献标志码：A原子核体积效应近年来受到国内外科研工作者的关注，原子核体积效应对类氢离子能级的相关报道参见文献[1—3]．原子核体积效应是指，原子核是一个具有一定尺寸的复杂量子力学体系，原子核的电荷分布也有其特定的结构，由于原

3、子核的尺寸和电荷分布不同引起体系中电子能级结构的变化．高精度原子光谱数据的获得与原子核体积效应息息相关．原子核结构理论涉及原子核电荷的分布状况，核电荷在空间分布上的差别将直接导致原子核和电子之间的相互作用有所不同，因此，原子核和电子在核处物理效应的计算间接成为了检验核结构理论的重要手段．原子体系的径向电子几率密度作为独立的物理量有着重要的意义，在量子力学中它是研究原子结构和光谱最有用的概念之一．它不仅可以用来描述原子体系的动力学过程，还可以方便直接地解释各种物理现象．并且，原子体系的径向电子密度是原子密度理论的基

4、础．电子在核处密度是径向电子密度的特例．全实加关联(FCPC)方法是20世纪9O年代建立起来的，有别于传统CI方法处理原子体系问题的理论方法．该方法已被成功应用于1s。z体系的能级结构计算[4]．该方法的优点在于其所构造的波函数中预先将原子实波函数构造好作为独立项，这样就解决了传统组态相互作用方法(CI方法)数值收敛性的困难．该方法所获得的波函数的精确性可以从能量和三种规范下的振子强度来检验，还可以通过电子在核处几率密度和径向期待值的精确不等式来判断．计算结果表明波函数在整个位形空间都是准确的L9]．通过计算各种

5、算符的期待值，比如各种相对论效应算符的期待值可以获得相对论效应对能量的修正．还可以计算量子电动力学效应，高阶相对论效应，极化率，郎德g因子，超精细结构等．笔者将利用FCPC方法计算原子核体积效应对Z===3～10类锂离子体系lsnl(2≤≤5，z一5，，d，厂)激发态的能级结构影响，进一步讨论原子核体积效应随着主量子数和核电核数变化的标度规律．1理论方法FCPC方法的核心在于波函数的构造，在具有1s。z结构的原子体系中，最内壳层的2个电子是满收稿日期：2014—05—30基金项目：国家自然科学青年基金项目(112

6、04118)；国家自然科学基金项目(11074102)作者简介：蔡娟(1978一)，女，辽宁大连人，辽宁师范大学讲师，博士研究生．E—mail：cjlnnu@163．com第3期蔡娟等：原子核体积效应对类锂离子体系激发态能级结构的影响343壳层，这2个电子之间的关联效应相对于外壳层电子会更大，因此将内壳层的2个电子的波函数作为一个整体预先加以确定将大大减小计算量，同时对精度的影响又很小．该波函数是单个电子Slater型波函数乘积后再线性叠加，其表达式为(1，2)一A∑czre唧zY(1，2)Z(I，2)(1)因为

7、电子是费米子，所以波函数必须是反对称化的，因此用A反对称化算符完成波函数的反对称要求，波函数中的线性参数通过对角化哈密顿矩阵方程得到．非线性参数通过优化能量而得到．角度部分表达式为Y(1，2)一：(z，m，z，一m10，O>Y(0l，1)y(02，2)(2)自旋部分表达式为’2)一1))～(2))](3)价电子行为也是通过单电子Slater轨道线性组合来表示，三电子体系总的波函数表达式为(1，2，3)一A『(1，2)∑driexp(-fl，．。)yz()(3)(3)+∑COn()z()(1，2，3)](4)ii电

8、子在核处密度为lD(0)===(l()l)(5)由Hellmann—Feynman定理得到核体积效应对能级结构影响为Ev0L—Y“-d兀zRI(0)I(6)2计算结果与讨论计算了类锂离子体系1。z从LiI到NeⅧ(2≤≤5，z一5，P，d，厂)激发态的波函数，利用公式(5)计算了电子在核处的几率密度，通过公式(6)得到原子核体积效应对类锂离子体系能级的影响．计算结果分别列