Квантовые свойства атомов. Мартинсон Л.К - 8 стр.

UptoLike

() ( )
2
ββ2 ββ2 β
2
ψ
= α + ββe+αβe+αβ e= 2α + ββe+αβ e
rr r r r
AAArA Ar
r
Подставляя производные в уравнение Шредингера, получи м
() ()
() ()
2
2
0
2
0
22
2
2
11
4
rr r r
rr
AA
AeAre e re
mrr
e
AreEAre.
r
ββ β β
ββ

−α+
ββ
β
+
β
β


−+α=+α
πε
!
Сокращая обе части равенства на
r
Ae
β
и собирая слагаемые с одинаковыми степенями r, при-
ходим к соотношению
()
()
222 2
1 02
000 0
2
1 2
0
24
242 4
0.
2
ee
rr E
mm
rE
m
+

−α+
β
−+α
β
+
β
−α+

πε πε


+− αβα=


!!
!
Для того чтобы левая часть этого равенства обращалась в нуль при любых значениях r, необхо-
димо, чтобы коэффициенты при всех степенях r были равны нулю. Это приводит к следующей
системе уравнений
()
()
2
2
0
22
2
00
22
00
0
2
40
24
0
4
E;
m
e
E;
m
e
.
m
β+ =
α
β
+
β
+=
πε
α+β + =
πε
!
!
!
Из первого уравнения этой системы находим
2
2
0
2
E.
m
=−
β
!
Подставляя это значение во второе уравнение, получаем
2
0
2
0
1
82
me
.
a
β=− =−
πε
!
Теперь из третьего уравнения находим
2
0
2
0
1
82
me
.
a
α=β=− =
πε
!
Следовательно, постоянные α и β найдены, а полная энергия электрона
42
2
0
22 2
00
2 128
me
E.
m
=− β =−
πε
!
!
Теперь волновая функция может быть записана в виде
2
1
2
r
a
r
Ae.
a

ψ=


Коэффициент А найдем из условия нормировки волновой функции
()
2
2
0
4 1r r dr .
ψ
⋅π =
Подставляя в это соотношение найденную волновую функцию, получим
              ∂2ψ
                   = A (α + β ) βeβr + Aαβeβr + Aαβ 2 reβr = A ( 2α + β ) βeβr + Aαβ 2 reβr
              ∂r 2

Подставляя производные в уравнение Шредингера, получим
                   !2 
                                                            (α + β ) eβr + αβreβr  −
                                                         2A               2A
                −      A ( 2α + β ) β eβr + Aαβ2 reβr +
                  2m0                                    r                r      
                      e2
                   −         A (1 + αr ) eβr = EA (1 + αr ) eβr .
                     4πε 0 r
                                            βr
Сокращая обе части равенства на Ae и собирая слагаемые с одинаковыми степенями r, при-
ходим к соотношению
                 −1      !2                     e2  0  !2                           e2        
                r −           2 (α + β ) −           + r −
                                               4πε 0 
                                                                        ( 4αβ + β ) −
                                                                                   2

                                                                                      4πε 0
                                                                                            α − E +
                      2m0                                    2m0                               
                        !   2
                                               
                + r +1  −       αβ 2 − αE  = 0.
                        2m0                   
Для того чтобы левая часть этого равенства обращалась в нуль при любых значениях r, необхо-
димо, чтобы коэффициенты при всех степенях r были равны нулю. Это приводит к следующей
системе уравнений
                                      !2 2
                                              β + E = 0;
                                        2 m 0
                                      ! 2                        e2
                                      
                                         2 m
                                               ( 4 αβ  + β 2
                                                             ) 4πε α + E = 0;
                                                               +
                                            0                        0
                                      !   2
                                                            e 2
                                       (α + β ) +                = 0.
                                       m0                4πε0
Из первого уравнения этой системы находим
                                                                !2 2
                                                     E=−            β .
                                                              2m0
Подставляя это значение во второе уравнение, получаем
                                                         m e2            1
                                                 β=− 0 2 =− .
                                                        8πε 0 !         2a
Теперь из третьего уравнения находим
                                                             m e2          1
                                             α=β=− 0 2 =− .
                                                           8πε 0 !         2a
Следовательно, постоянные α и β найдены, а полная энергия электрона
                                                     !2 2             m0 e4
                                           E=−           β =−                    .
                                                    2m0           128π2 ε 02 ! 2
Теперь волновая функция может быть записана в виде
                                                                r  − 2ra
                                                 ψ = A 1 −         e .
                                                               2a 
Коэффициент А найдем из условия нормировки волновой функции
                                              ∞

                                              ∫ ψ ( r ) ⋅ 4πr dr = 1.
                                                      2      2

                                                 0

Подставляя в это соотношение найденную волновую функцию, получим