Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Полуэмпирический расчет конфигураций 2pnd+2p (n+1) s Cl и 2p5nd изоэлектронного ряда Ne

Диссертация: Полуэмпирический расчет конфигураций 2pnd+2p (n+1) s Cl и 2p5nd изоэлектронного ряда Ne
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Все расчеты выполнены с практически нулевыми невязками по энергиям (АЕ — разность между расчетными и экспериментальными энергиями). Это позволяет уточнить волновые функции промежуточной связи, с которыми далее рассчитываются гиромагнитные отношения, а также прогнозировать поведение зеемановских подуровней при наложении магнитного поля. Для всех рассмотренных систем определены параметры тонкой… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Конфигурации 2pnd + 2p (n + l) s атома углерода
    • 1. 1. Энергетический спектр конфигураций 2pnd + 2p (n + 1) s п = 3 — 7) атома углерода
    • 1. 2. Методика расчета в двухконфигурационном приближении
      • 1. 2. 1. Матрица оператора энергии
      • 1. 2. 2. Система уравнений. Нулевые приближения для метода итераций Ньютона
    • 1. 3. Результаты расчета и их обсуждение
    • 1. 4. Атом углерода в магнитном поле
  • Глава 2. Атом неона. Конфигурации 2p5nd и 2p5ns (п = 3 — 10)
    • 2. 1. Тонкая структура конфигураций 2p5nd и 2p5ns неона (энергетический спектр)
    • 2. 2. Расчетные характеристики конфигураций 2p5nd и 2p5ns неона в одноконфигурационном приближении
    • 2. 3. Гиромагнитные отношения в векторных типах связи
  • Глава 3. Изоэлектронный ряд неона (конфигурации 2p5nd и 2p5ns)
    • 3. 1. Объекты исследования и методика расчета
    • 3. 2. Результаты численного расчета и их обсуждение
  • Заключение
  • Литература

Полуэмпирический расчет конфигураций 2pnd+2p (n+1) s Cl и 2p5nd изоэлектронного ряда Ne (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Современные методы теоретической атомной спектроскопии позволяют производить расчеты атомных систем, необходимые для решения практических задач в различных разделах физики. Примером таких расчетов для задач астрофизики являются Opacity Project [1, 2] и Iron Project [3], проводившиеся в середине 90-х годов. При этом использовались различные чисто теоретические (ab initio) методы, в том числе и получившие развитие в последнее время [3−7].

При расчетах атомных систем, наряду с ab initio методами, используются и различные варианты полуэмпирического метода [8−11], один из которых [11] рассматривается в настоящей работе. В этом варианте полуэмпирического расчета используется приближение Брейта-Паули. Поскольку основной задачей является расчет параметров тонкой структуры из экспериментальных энергий уровней, то в гамильтониане Брейта рассматриваются взаимодействия, которые определяют тонкую структуру исследуемых конфигураций. Все вычисления в данном варианте полуэмпирического расчета проводятся только для двухчастичных конфигураций: электрон — электрон, электрон — дырка и дырка — дырка (две почти заполненные оболочки). В работе [12] конфигурации типа электрон — электрон названы квазидвух-электронными.

Необходимость использования экспериментальных данных является недостатком полуэмпирического метода, однако получаемая в результате таких расчетов точность вычислений энергий уровней тонкой структуры во многих случаях компенсирует этот недостаток. Так, используемый в настоящей работе вариант полуэмпирического метода расчета позволяет вычислить энергии уровней тонкой структуры в пределах экспериментальной ошибки их измерения. В случае же ab initio расчетов разница между вычисленными и экспериментальными энергиями уровней значительно больше экспериментальной ошибки и иногда может превышать расстояние между уровнями, как, например, в конфигурации 5snf In II в работе [13]. Сами авторы ab initio вычислений обращают внимание на этот недостаток и для уменьшения разницы между вычисленными и измеренными энергиями уровней тонкой структуры производят подгонку (adjustment) по известным экспериментальным энергиям. Это улучшает, иногда значительно, вычисленные энергии уровней (см., например, [14, 15]). В работе [7] было предложено использовать разницу между вычисленными и измеренными энергиями уровней тонкой структуры для улучшения расчетных значений вероятностей переходов. Такие расчеты выполнены в работах [7, 16]. Автор [7] назвал указанную подгонку тонкой настройкой (fine-tuning).

Расчетные значения параметров тонкой структуры, полученные как ab initio, так и полуэмпирическим методом, позволяют определить, помимо энергий уровней, коэффициенты разложения волновых функций промежуточной (реальной) связи по волновым функциям модельного представления, а с их помощью — множители Ланде и радиационные характеристики: силы линий, силы осцилляторов, вероятности электрических и магнитных переходов, времена жизни.

В настоящей работе исследованы конфигурации 2pnd + 2p (n + l) s атома углерода и 2p5nd (а также 2p5ns) атома неона и его изоэлектронного ряда. Основное внимание уделено углероду, поскольку для него впервые полуэмпирический расчет проводится в двухконфигурационном приближении (см. гл.1). Атом неона и его изоэлектронный ряд (гл. 2 и 3 соответственно) исследованы в одно-конфигурационном приближении с целью оценки степени его применимости.

Все расчеты выполнены с практически нулевыми невязками по энергиям (АЕ — разность между расчетными и экспериментальными энергиями). Это позволяет уточнить волновые функции промежуточной связи, с которыми далее рассчитываются гиромагнитные отношения, а также прогнозировать поведение зеемановских подуровней при наложении магнитного поля.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Методика полуэмпирического расчета параметров тонкой структуры в двухконфигурационном приближении на примере конфигураций 2pnd + 2p (n + l) s атома углерода.

2. Оценка характера связи между электронами в конфигурациях 2pnd, 2pns, 2p3nd, 2p5ns во всех исследованных системах.

3. Обоснование необходимости проведения полуэмпирических расчетов конфигураций 2p5nd (п > 5) атома неона и 2p54d изоэлектронного ряда неона с матрицей оператора энергии, записанной в приближении jK-связи.

4. Оценка степени применимости одноконфигурационного приближения в конфигурациях 2p5nd неона и его изоэлектронного ряда.

5. Сравнительный анализ характеристик полуэмпирического расчета с имеющимися литературными данными.

6. Прогнозируемая картина зеемановского расщепления уровней конфигурации 2p3d атома углерода.

Основные результаты диссертационной работы:

1. Разработана методика полуэмпирического расчета параметров тонкой структуры конфигураций 2pnd + 2p (n + l) s на примере атома углерода в двухконфигурационном приближении.

2. Усовершенствована методика одноконфигурационного расчета конфигураций 2p5nd атома неона, которая распространена на аналогичные конфигурации изоэлектронного ряда неона.

3. Для всех рассмотренных систем определены параметры тонкой структуры, коэффициенты разложения волновых функций по LS-связному базису и гиромагнитные отношения, которые сравниваются с имеющимися литературными данными.

4. Дана оценка степени применимости одноконфигурационного приближения в конфигурациях 2p5nd неона и его изоэлектронного ряда.

5. Для конфигураций 2p3d + 2p4s атома углерода выполнен расчет зеемановского расщепления в области поля 0 — 450 кЭ. Исследованы особенности зеемановской структуры (точки пересечений и антипересечений магнитных подуровней).

6. Даны рекомендации по дальнейшему качественному улучшению полуэмпирического расчета.

7. Обоснована необходимость полуэмпирического расчета конфигураций 2p53d, 4d Nail в двухконфигурационном приближении.

Заключение

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. M.J. // J. Phys В. 1987. V.20. № 23. P.6363 — 6378.
  2. Berrington К.A., Burke P.G. The Opacity Project. 1995. V.l. Bristol IOP Publishing.
  3. D.G., Berrington K.A. // Astron., Astrophys. 1993. V.279. P.298.
  4. Froese Fischer C., Brage Т., Jonsson P. Computational Atomic Structure. 1997. Bristol IPP.
  5. Gaigalas G., Rudzikas S., Froese Fischer C. // J. Phys B. 1997. V.30. P.3747.
  6. Froese Fischer C. // Comput. Phys. Commun. 2000. V.128. P.635.
  7. A. // Phys. Scr. 1993. T.65. P.104.
  8. Cowan R.D. The Theory Atomic Structure and Spectra. 1981. Berkeley.
  9. Van het Hof G.J., Uylings P.H.M., Raassen A.J.J. // J. Phys. B. 1991. V.24. P. l 161−1173.
  10. L.J. // Phys. Rev. A. 1989. V.40. № 12. P.6958 6968. П. Анисимова Г. П. Параметризация спектра неона с учетомвзаимодействий спин —чужая орбита, спин-спин, орбита орбита конфигураций 2р53р и 2р54р // Опт. и спектр. 1980. Т.48. В.4. С. 623 — 630.
  11. T.N. // Phys. Rev. A. 1988. V.38. № 2. P.645 653.
  12. E., Zeippen C.J. // ADNDT. 1999. V.72. № 1. P.101 125.
  13. Froese Fischer C., Tachiev G. // ADNDT. 2004. V.87. № 1. P. l 184.
  14. Т., Fleming J., Hutton R. // Mol. Phys. 2000. V.98. P. 1057.
  15. Tachiev G., Froese Fischer C. // Can. J. Phys. 2001. V.79. P.955.
  16. Г. П., Капелькина E.JI., Семенов Р. И. Численный расчет параметров тонкой структуры ряда двухэлектронных конфигураций с эквивалентными р-электронами // Опт. и спектр. 1999. Т.86. № 4. С. 540 — 546.
  17. Г. П., Жихарева Н. В., Капелькина E.J1. Расчет параметров тонкой структуры конфигураций npn’s полуэмпирическим методом. // Опт. и спектр. 2001. Т.90. № 4. С.543 549.
  18. Г. П., Капелькина Е. Л., Семенов Р. И. Параметры тонкой структуры конфигураций npn’f // Опт. и спектр. 2002. Т.93. № 2. С. 188 — 195.
  19. И.И. Введение в теорию атомных спектров. М., 1963. 640 с.
  20. Г. П., Волкова JI.A., Семенов Р. И. Полуэмпирический расчет тонкой структуры иона индия // Опт. и спектр. 2003. Т.95. № 5. С.720 723.
  21. L. // Ark. Fys. (Stockholm). 1966. Bd.31. № 15. S.201 235.
  22. А.П., Савукинас А. Ю. Математические основы теории атома. Вильнюс, 1973. 479 с.
  23. Д.А., Москалев А. Н., Херсонский В. К. Квантовая теория углового момента. J1., 1975. 439 с.
  24. E.S. // Phys. Scr. 1990. V.42. Р.697 699.
  25. Е., Шортли Г. Теория атомных спектров. М., 1949. 440 с.
  26. Г. П., Семенов Р. И., Тучкин В. И. Параметры тонкой структуры магнитных взаимодействий двухэлектронных конфигураций pd, p5d, dp, d9p. Взаимодействие орбита орбита // Опт. и спектр. 1994. Т.76. № 5. С. 720 — 725.
  27. Г. П., Семенов Р. И., Тучкин В. И., Чубуков И. Я. Матричные элементы оператора энергии взаимодействия спин-чужая орбита конфигураций pd, p5d, dp, d9p // Опт. и спектр. 1994. Т.77. № 2. С.165 172.
  28. Г. П., Семенов Р. И., Тучкин В. И. Учет взаимодействия спин — спин в операторе энергии двухэлектронного атома с р и d электронами // Опт. и спектр. 1994. Т.77. № 5. С.695 699.
  29. Г. П., Семенов Р. И., Тучкин В. И. Полуэмпирический расчет тонкой структуры атома Ne I. Конфигурации 2p3nd (п = 3−8) // Опт. и спектр. 1995. Т.79. № з. С.443 452.
  30. Г. П., Капелькина E.JI. Взаимодействие орбита орбита в двухэлектронных матрицах оператора энергии конфигураций с р- и f-электронами // Опт. и спектр. 1999. Т.87. № 6. С. 885 — 892.
  31. Г. П., Семенов Р. И. Полуэмпирический расчет параметров тонкой структуры ps-конфигураций // Опт. и спектр. 1990. Т.69. Вып.4. С.734 737.
  32. Г. П., Капелькина Е. Л., Семенов Р. И., Тучкин В. И. Учет контактных взаимодействий в матричных элементах оператора энергии двухэлектронных конфигураций // Опт. и спектр. 1996. Т.81. № 4. С.543 548.
  33. Математическая энциклопедия / Под ред. И. М. Виноградова. М., 1985. Т.5. 1248 с.
  34. Г. П., Капелькина Е. Л., Семенов Р. И. Полуэмпирический расчет параметров тонкой структуры прп’р конфигураций // Опт. и спектр. 2000. Т.88. № 3. С.366 371.
  35. Г. П., Капелькина Е. Л., Семенов Р. И. Расчет параметров тонкой структуры конфигураций npn’f инертных газов // Опт. и спектр. 2000. Т.89. № 6. С.885 890.
  36. S.H., Roos С.Е., Ginter M.L. // J. Opt. Soc. Am. 1966. V.56. № 6. P.775 778.
  37. Г. П., Семенов Р. И. Расчет энергий уровней конфигурации ls3d гелия в магнитном поле // Опт. и спектр. 1976. Т.41. Вып.2. С. 169 -175.
  38. Г. П., Семенов Р. И. Расчет полей пересечений зеемановских подуровней конфигураций Зр55р Ar I, 4р55р, 6р Кг I // Опт. и спектр. 1983. Т.54. Вып.5. С.879 880.
  39. Г. П., Волкова JI.A., Семенов Р. И. Зеемановская структура конфигураций ls5g и ls6g гелия // Опт. и спектр. 2002. Т.92. № 4. С.543 546.
  40. Г. П., Жихарева Н. В., Семенов Р. И. Расчет полей пересечений конфигурации ls7h гелия // Опт. и спектр. 2002. Т.93. № 3. С. 361 -365.
  41. Г. П., Волкова JI.A., Семенов Р. И., Цыганкова Г. А., Чубуков И. Я. Параметры тонкой структуры и поля пересечений зеемановских подуровней конфигураций 1 snf (п = 4 8) атома гелия // Опт. и спектр. 2003. Т.95. № 6. С. 925 — 928.
  42. J.B., Eichelberger J.F. // Phys. Rev. 1939. V.56. № 1. P.51 53.
  43. V., Sugar J. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1988. V.17. № 4. P. 1679 —1789.
  44. Kaufman V., Minnhagen L. Accurate Ground-Term Combinations in Ne I // J. Opt. Soc. Am. 1972. V.62. № 1. P. 92 95.
  45. Biemont E., Quinet P., Palmeri P. Improved Experimental and Theoretical Energy Levels of Neon I // Phys. Scr. 1994. V.49. P.26 33.
  46. Liberman S.// Physica. 1973. V.69. P.598.
  47. G.H. // Phys. Rev. 1933. V.44. P.666 669.
  48. R.A. // J. Opt. Soc. Am. 1976. V.66. № 9. P.971 972.
  49. Г. П., Семенов Р. И. Определение параметров тонкой структуры np5n's конфигураций из экспериментальных данных // Опт. и спектр. 1990. Т.68. Вып.6. С. 1232 — 1236.
  50. J.B. // Phys. Rev. 1937. V.52. P. l 157.
  51. Moor C.E. Atomic Energy Levels. Washington, 1949. V. l 3.
  52. В.Д., Семенов Р.И. g- факторы 2s уровней неона // Опт. и спектр. 1970. Т.29. С. 1021 — 1023.
  53. Wu С.М. // Ph. D. Thesis, Univ. British Colombia. 119 p.
  54. E., Johannesson G.A. // Phys. Scr. 1971. V.3. № 5. P.203−210.
  55. V., Artu M.C., Brillet W.L. // J. Opt. Soc. Am. 1974. V.64. № 2. P. 197−201.
  56. M.C., Kaufman V. // J. Opt. Soc. Am. 1975. V.65. № 5. P.594 599.
  57. W.L. // Phys. Scr. 1976. V.13. № 5. P.289 292.
  58. W.L., Artu M.C. // Phys. Scr. 1976. V.14. № 6. P.285 289.60. NIST Atomic Spectra Data.
  59. A.B., Груздев П. Ф. Наложение конфигураций и вероятности переходов в спектре однократно ионизованного натрия // Опт. и спектр. 1979. Т.47. Вып.6. С.1039- 1043.
  60. Luke Т.М.// Phys. Rev. А. 1988. V.37. № 6. Р.1872 1884.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?