贗勢

贗勢

贗勢,就是把離子實的內部勢能用假想的勢能取代真實的勢能,但在求解波動方程時,不改變能量本徵值和離子實之間區域的波函數。由贗勢求出的波函數叫贗波函數,在離子實之間的區域真實的勢和贗勢給出同樣的波函數。固體價電子波函數在 離子實之間的區域變化平緩,與自由電子的平面波相近;離子實內部的區域,波函數變化劇烈,存在很多節點,這是因為需要使價電子與內層電子波函數正交徑向函數乘積積分為零,因而離子實內部出現節點使一部分區域為正,一部分為負。

原理


贗勢
贗勢
元素的價電子決定著在材料的特性,在原子結合成固體的過程中,價電子的運動狀態發生了很大變化,內層電子則不然。價電子參與了電荷轉移與成鍵,因此希望解波函數的部分,只處理價電子就好,而將內層電子與原子核的效應合在一起考慮。“贗勢”顧名思義,是一種假的位勢,但概括了離子實的吸引作用和波函數的正交要求,這二者相互抵消,贗勢總是使離子實內部的電子波函數儘可能的平坦。

作用


最簡單的模型可以是取距原子中心r處為劃分點,大於r的區域波函數完全一樣保留,而r以內則對波函數加以改造。主要是要把振蕩劇烈的波函數改造以變化緩慢的波函數,而且沒有節點,少了劇烈振蕩不但允許只以相對很少的平面波來展開波函數,沒有節點的(徑向)波函數也意味著沒有比它本徵值更低的量子態來與它正交。求解內層電子的需要就自動消失了。這樣選擇參量r,就可以使模型與真實結果相符合。

應用


在相互作用的粒子系統中引入的非真實勢。研究實際氣體和固體的能帶等問題時,採取引入贗勢的辦法可使問題簡化。研究二粒子系統散射問題時,由於真實作用勢十分複雜,常把粒子當作剛球處理,使用剛球勢(在處有陡峭的無限高勢壘,a是粒子的半徑,r是粒子間的距離)。這時系統質心的薛定諤方程是k為相對波數。方程在處的球對稱解(的s散射)為式中 c為一常數。若引入一個算符到薛定諤方程中[是δ函數],使方程變形為非齊次方程則在和處和滿足相同的方程和邊界條件,且有相同的函數形式。算符在薛定諤方程中起著勢的作用。這種人為地引入的勢不是剛球模型中的真實勢,故稱作贗勢。由於在勢中引入了 δ函數,這種勢可看作是在處的勢源。擴展到任意k值(非球對稱情況)時則需作改正。精確算出的 s波散射的贗勢算符應是其中η0是剛球勢的s波相移,具有關係於是非齊次薛定諤方程右方所對應的各級數項分別相應於s波散射、p波散射、d波散射等效應。可見,引入贗勢,就可以用r=0處勢源的非齊次方程和邊界條件代替剛球勢的齊次方程和邊界條件,並用相移η0代替相對波數 k來表示系統的所有能級,這樣,就便於深入討論剛球模型的二體問題。這個方法可以推廣到非常稀疏的n個粒子組成的氣體系統。