量子化學:基本原理和從頭計算法 版權信息
- ISBN:9787030220394
- 條形碼:9787030220394 ; 978-7-03-022039-4
- 裝幀:一般膠版紙
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量子化學:基本原理和從頭計算法 本書特色
《量子化學 基本原理和從頭計算法(第二版)》分為上、中、下三冊,內容涵蓋物理化學中量子化學分支學科的基礎理論知識,是量子化學領域的經典教材。本書為中冊,講述重要的量子化學計算方法,比較詳細地介紹計算中使用的公式、計算過程和實現計算涉及的具體問題,并注意介紹量子化學計算方法的*進展情況,盡量接近學科發展前沿。全書共8章,包括量子化學積分(一)Slater函數,量子化學積分(二)Gauss函數,原子電子結構的多重態理論,原子電子結構的自洽場計算,分子電子結構的自洽場計算,電子相關能問題,密度泛函理論,有效芯勢方法。
量子化學:基本原理和從頭計算法 內容簡介
《21世紀高等院校教材量子化學:基本原理和從頭計算法(第二版)》分為上、中、下三冊,上冊講述量子力學的基本原理、處理問題的基本方法和數學工具以及尤為重要的普遍性結論,中冊介紹重要的量子化學計算方法,下冊介紹量子化學研究的高級理論方法。《21世紀高等院校教材量子化學:基本原理和從頭計算法(第二版中冊)》,共有8章,第9章介紹量子化學積分(一)Slater函數,第10章介紹量子化學積分(二)Gauss函數,第11、12章分別介紹原子結構的多重態理論和原子結構的自洽場計算,第13章介紹分子的自洽場計算,第14章介紹電子相關問題,第15章介紹密度泛函理論方法,第16章介紹有效芯勢方法。
量子化學:基本原理和從頭計算法 目錄
第二版序**版序第9章量子化學積分(一)Slater函數9.1引言
9.2正交曲線坐標系9.2.1矢量微分算符
9.2.2Laplace算符▽2在球坐標系的表達式9.2.3廣義坐標系9.2.4Laplace算符在正交廣義坐標系的表達式9.2.5橢圓坐標系9.2.6圓柱坐標系中的▽2
9.31/r12的展開式9.3.11/r12在球坐標系的展開式9.3.21/r12在橢圓坐標系中的展開式(Neumann展開)9.4某些有用的定積分9.4.1An和Bn積分9.4.2Cn、Dn、Fn和Gn積分9.4.3Sβα(p;q;n)函數9.5單中心積分9.5.1動能積分9.5.2電子—核吸引能積分9.5.3單中心電子—電子相互作用能積分9.6雙中心積分9.6.1重疊積分9.6.2動能積分9.6.3電子—核吸引能積分9.6.4電子—電子相互作用能積分參考文獻習題第10章量子化學積分(二)Gauss函數10.1Gauss函數10.1.1未歸一化的Gauss函數(GTO)10.1.2歸一化GTO10.2用GTO擬合STO10.2.1STO指數標準化10.2.2用GTO擬合標準化STO10.2.3用GTO擬合非標準化STO10.3г函數及有關定積分10.3.1г函數10.3.2半整數г函數——包含exp(—ax2)的積分10.3.3包含exp(—ax2—bx)的積分10.4GTO乘積定理10.4.11s型乘積定理10.4.2廣義GTO乘積定理10.5GTO的歸一化10.6重疊積分10.6.11s型重疊積分(arA|brB)的求值
10.6.2重疊積分的一般公式10.6.3歸一化GTO的重疊積分10.7動能積分10.7.1GTO的微商
10.7.2動能積分公式10.7.3動能積分特例
10.8不完全г函數Fm(w)10.8.1定義10.8.2遞推關系10.8.3Fm(w)的冪級數形式10.8.4Fm(w)的Padé近似表示式10.8.5Fm(w)的微商公式10.91s型電子—核吸引能積分10.101s型電子排斥能積分10.11廣義GTO的勢能積分10.11.1廣義GTO的遞推公式10.11.2電子—核吸引能積分10.11.3電子排斥能積分參考文獻習題第11章原子結構的多重態理論11.1全同粒子體系的交換對稱性和Pauli原理11.1.1量子力學的多體問題11.1.2全同粒子的交換對稱性11.1.3體系狀態的對稱性守恒,Pauli原理11.1.4軌道近似,Slater行列式11.2多電子原子的結構
11.2.1Schr?odinger方程11.2.2無微擾態、中心場近似和自旋軌道11.2.3零級近似波函數11.2.4電子組態11.2.5一級近似波函數11.2.6L—S耦合11.3譜項及屬于譜項的波函數11.3.1譜項的推算11.3.2各種組態的譜項11.3.3屬于譜項的波函數ψ(LMLSMS)11.3.4階梯算符公式的推導11.3.5d2組態各譜項的ψ(LMLSMS)的推導11.3.6投影算符法推導ψ(LMLSMS)11.4譜項的能量11.4.1Slater行列式和波函數的矩陣元11.4.2原子的能量矩陣元11.4.3譜項的能量11.4.4已充滿殼層的作用和互補組態的能量11.4.5組態平均能量11.4.6Slater積分的實驗擬合11.5磁相互作用11.5.1考慮旋—軌耦合的氫原子
11.5.2多電子原子中的磁相互作用11.5.3j—j耦合11.5.4Zeeman效應
11.5.5原子光譜的指認
參考文獻習題第12章原子結構的自洽場計算12.1閉殼層組態的Hartree—Fock方程12.1.1自洽場近似和Hartree方程12.1.2閉殼層組態的Hartree—Fock方程的變分推導12.1.3Hartree—Fock方程的一些性質
12.1.4Koopmans定理12.1.5Brillouin定理12.2開殼層組態的Hartree—Fock方法12.2.1自旋非限制的Hartree—Fock方法12.2.2限制的Hartree—Fock方法12.3徑向Hartree—Fock方程12.3.1原子的Hartree—Fock計算12.3.2超Hartree—Fock方法12.4徑向Hartree—Fock方程的求解12.4.1徑向Hartree—Fock方程的性態12.4.2齊次方程的數值解法12.4.3徑向Hartree—Fock方程的數值解法12.4.4徑向Hartree—Fock方程的分析解法參考文獻習題第13章分子的自洽場計算13.1分子電子結構概述13.1.1Born—Oppenheimer近似與單粒子近似13.1.2分子的電子多重態結構和譜項13.1.3分子譜項的能量和波函數13.2分子軌道的自洽場方程13.2.1LCAO—MO近似13.2.2閉殼層組態的Hartree—Fock—Roothaan方程13.2.3開殼層組態的限制性Hartree—Fock—Roothaan方程13.2.4非限制性Hartree—Fock—Roothaan方程13.2.5自旋態的純化13.3分子軌道的自洽場計算13.3.1自洽場計算過程13.3.2一個具體的例子——氨分子的自洽場計算13.3.3基函數的選擇13.3.4分子積分的存儲和使用13.3.5本征值方程的求解13.3.6迭代收斂問題13.3.7直接自洽場計算方法13.4分子對稱性的利用13.4.1簡化分子積分的計算13.4.2節省內存
13.4.3簡化本征值方程的求解13.5物理量的計算13.5.1體系總能量與分子幾何構型優化13.5.2分子振動頻率
13.5.3電離能和激發能13.5.4電荷密度分布與其形貌學分析13.5.5電子布居分析13.6定域分子軌道13.6.1正則(離域)分子軌道與定域分子軌道的等價性13.6.2定域準則.正交定域軌道13.6.3緊縮的非正交定域軌道13.6.4直接計算自洽場定域軌道的方法參考文獻習題第14章電子相關問題14.1電子相關作用14.1.1物理圖像
14.1.2電子相關能14.2組態相互作用14.2.1波函數的組態展開14.2.2波函數的歧點條件14.2.3動態相關能的計算14.2.4非動態相關能的計算,多組態自洽場方法14.3組態相互作用計算中的一些具體問題14.3.1概述14.3.2基組選擇14.3.3分子軌道基組的選擇14.3.4組態函數的選擇14.3.5分子積分的計算和變換
14.3.6構成有正確對稱性的組態函數14.3.7Hamilton矩陣元的計算14.3.8Hamilton矩陣的對角化14.3.9大小一致性和大小廣延性14.4約化密度矩陣和自然軌道14.4.1約化密度矩陣14.4.2CI波函數的密度矩陣14.4.3自然軌道14.4.4近似自然軌道14.5微擾理論方法14.5.1多體微擾理論14.5.2圖解方法14.5.3Brueckner—Goldstone定理14.5.4對部分高級項求和與微擾—變分方法14.6耦合簇理論14.6.1波函數的耦合簇展開14.6.2耦合電子對近似14.6.3耦合簇理論14.6.4幾種理論方法的比較14.7量子蒙特卡羅方法14.7.1隨機變量的概率分布函數和概率分布密度函數14.7.2實現隨機變量按指定概率分布密度函數取值的方法14.7.3變分MonteCarlo方法14.7.4擴散MonteCarlo方法14.7.5試用波函數14.7.6與其他方法的比較14.8顯含電子間距離坐標的相關能計算方法14.8.1波函數顯含電子間距離坐標的必要性14.8.2超相關方法14.8.3相關穴方法參考文獻習題第15章密度泛函理論方法15.1基態密度泛函理論15.1.1歷史回顧
15.1.2Hohenberg—Kohn定理15.1.3約束搜索方法定義的能量密度泛函15.1.4Kohn—Sham方程15.1.5Janak定理——過渡態方法15.1.6一些化學概念的明確定義15.1.7自旋密度泛函理論15.1.8相對論性密度泛函理論15.2近似密度泛函的顯表達式15.2.1局域密度近似(LDA泛函)15.2.2含密度梯度校正的泛函(GGA類泛函)15.2.3含密度梯度和動能密度的交換—相關能泛函(meta—GGA類泛函)15.2.4絕熱關聯.雜化型泛函15.2.5優化有效勢方法15.2.6交換—相關能密度泛函應該滿足的一般性條件15.2.7近似能量密度泛函的質量評估
15.2.8目前存在的主要問題和前景展望
15.3密度泛函計算方法15.3.1求解Kohn—Sham(K—S)方程的計算過程15.3.2庫侖勢的計算15.3.3矩陣元的數值計算方法15.3.4能量差值的直接計算15.3.5含重元素體系的密度泛函計算15.4激發態與電子多重態結構的能級
15.4.1系綜密度泛函理論與過渡態方法15.4.2多重態結構能級的計算15.4.3絕熱關聯—微擾理論方法15.4.4MRCI—DFT方法15.4.5含時密度泛函理論方法參考文獻第16章有效芯勢方法16.1原子模型勢16.1.1非相對論模型勢16.1.2相對論模型勢16.2原子贗勢和贗波函數16.2.1原子贗勢和贗波函數16.2.2形狀一致贗勢(模守恒勢)16.2.3可分離贗勢、超軟贗勢16.2.4能量一致贗勢16.3分子和固體的有效芯勢計算16.3.1分子和固體的有效芯勢方程16.3.2芯極化贗勢參考文獻
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量子化學:基本原理和從頭計算法 作者簡介
徐光憲院士,北京大學教授,著名物理化學家、無機化學家、教育家,2008年度“國家*高科學技術獎”獲得者。1944年,徐光憲畢業于交通大學化學系;1951年3月,獲美國哥倫比亞大學博士學位;1957年9月,任北京大學技術物理系副主任兼核燃料化學教研室主任;1980年12月,當選為中國科學院學部委員(院士);1986年2月,任國家自然科學基金委員會化學學部主任;1991年,被選為亞洲化學聯合會主席。徐光憲長期從事物理化學和無機化學的教學和研究,涉及量子化學、化學鍵理論、配位化學、萃取化學、核燃料化學和稀土科學等領域,基于對稀土化學鍵、配位化學和物質結構等基本規律的深刻認識,發現了稀土溶劑萃取體系具有“恒定混合萃取比”基本規律,在20世紀70年代建立了具有普適性的串級萃取理論。