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4.3 可及态(配容)的计算

现在我们来进一步考虑,如何由系集中各个体系的状态计算系集的配容. 在这个问题上,也仅仅在这个问题上,经典的计算结果可能与量子的计算结果有巨大的分歧. 回忆在第3章中我们所讲过的定域系和非定域系之间的差别. 我们知道,定域系组成的系集和非定域系组成的系集,它们的可及态(配容)的数目是不相同的. 现在我们对两种系集各举一个简单例子来讨论如何计算配容. 在这两个例子中,我们都假定体系是非退化的.

第一类系集,定域系系集. 考虑一个系集,它是由N个相同的、在系集内有固定位置的线性振子(不一定是谐振子)组成的. 例如是一些适当地束缚于固体中的原子上的电子. 各个振子皆有一组不连续的定态,它们由量子数r来表示,r的可能值为0,1,2,…. 原子α所束缚的电子a处于第r个量子态时的本征函数可写作 ,此处x a 表示电子a的坐标. 设处于量子数为0,1,2,…,t的状态上振子的数目各为n 0 ,n 1 ,…,n t ,则对应于这一分布有许多系集状态,我们把这些系集状态看作是一个状态,而它的权重等于这一群系集状态的个数. 如式(4.6)所示,这一群本征函数的个数是

我们举出其中的一个:

其中因子ψ 0 共有n 0 个,ψ 1 共有n 1 个,依次类推,一共有N个因子,因此这是所应考虑的一个系集状态. 我们若将其中电子a的和电子e的能级交换,则我们得到这一群系集状态中的另一个:

其中各种因子的数目仍没有改变. 因此,我们将电子的能级交换一共可以得到式(4.36)那么多个本征函数. 应当指出,事实上,这里我们还应用了一个假设,即:并不是只限于处于系集的某些位置上的振子才能有某一激发度. 在这些本征函数中的电子都是属于同种原子的,但是这些本征函数对于电子却不是反对称的. 然而如果我们像3.9节及3.10节中所讲的,将N个电子在N个原子上交换,那么,每一个如式(4.37)的本征函数都能够组成一个对电子是反对称的本征函数,而且只有一个. 因此式(4.36)所给出的本征函数是正确的,虽然在计算它的时候,我们并没有考虑到对称性的要求,而是把每一个电子都看作是永远束缚于它所在的原子上.

第二类系集,非定域系系集. 考虑一个系集,它是由N个在给定体积的包壳中自由运动的电子(或其他种体系亦可)组成的. 现在本征函数中不再出现标志着体系所处的特定区域的附标α,…,κ,…. 令n 0 ,n 1 ,…,n t 仍是处于由量子数r所决定的各状态上的电子数,则对于一个分布,系集的不考虑对称性要求的本征函数仍有式(4.36)那么多. 但是当我们需要构成对系集中所有的电子是反对称的本征函数时,只有当每一个n都等于0或1时,才能构成一个,否则就没有反对称本征函数. 对于有正对称要求的体系组成的系集,无论n等于若何,总能构成一个正对称本征函数. 以上这些都是在3.6节中讲过的.

现在我们已经具备了计算这两种系集平均性质的基本知识. 以下即将求系集的平衡性质,首先要讨论定域系系集. ycgR5Ct2LcFybTaY38zzNB0xOIBeVEoLcUaCu0LpiGGcegHzioodEY6E1xFbugss

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