giovedì 21 marzo 2024

Lez #18+19 Atomo a due elettroni (stima petrurbativa)

 Siamo partiti trascurando l'interazione elettrone - elettrone (e-e), e determinando lo stato fondamentale, gli stati eccitati ad un elettrone e i generici stati eccitati. Abbiamo visto come stati eccitati con il primo elettrone in n=2 siano tutti nel continuo di quelli con un elettrone in n=1 (cioè stati in cui il secondo elettrone è slegato dal nucleo, quindi con energia che non ha più valori discreti).

Abbiamo quindi introdotto la simmetria di scambio, e visto come questa condiziona gli autostati, che in generale vanno simmetrizzati. Questo si fa separatamente per spin e  parte spaziale che vengono poi opportunamente combinate in stati di tripletto e singoletto. Senza e-e questo passaggio non ha rilevanza alcuna sugli stati energetici. Con interazione e-e si ha invece la separazione di S=0 da S=1, oltre ovviamente allo stesso effetto a molticorpi tipo Hartree, ovvero separazione in l. Quantitativamente questo lo si vede dalla comparsa dell'integrale di scambio vicino a quello coulombiano. Notare che l'integrale coulombiano è l'unico che si avrebbe se le particelle fossero distinguibili, essendo legato al valore di 1/r12 mediato sulle densità di carica. K ha invece origine legata strettamente alla indistinguibilità. Per il calcolo del ground state con interazione e-e si veda pag 79 delle dispense. La correzione e' significativa, circa 1/4 del valore ad elettroni indipendenti, dunque trattandola perturbativamente non si ottiene un risultato particolarmente accurato (sbaglia di circa 5eV rispetto al valore sperimentale) 

Un punto critico che abbiamo analizzato e' la dipendenza dal numero quantico l degli integrali coulombiano J (che aumenta con l) e di scambio K (che diminuisce con l). Nel caso di J un punto chiave e' l'andamento di <r> con l, ricavabile analiticamente per le autofunzioni idrogenoidi. Notare che l'integrale coulombiano è l'unico che si avrebbe se le particelle fossero distinguibili, essendo legato al valore di 1/r12 mediato sulle densità di carica. K ha invece origine legata strettamente alla indistinguibilità.

mercoledì 20 marzo 2024

Lez #16+17 Screening e alcalini, esercizio

Abbiamo richiamato l'effetto dello screening, ovvero la rimozione della degenerazione in l e il trend di dipendenza delle energie che ne deriva. Ne teniamo conto mediante il difetto quantico e/o il Z efficace. Il caso degli alcalini e' quello nel quale lo screening funziona meglio, ovvero Z efficace è piu' vicino ad 1. Analizzando la struttura del livelli di alcalini successivi abbiamo giustificato la regola della Aufbau per la costruzione della tavola periodica (esempio perche' il 4s sta sotto il 3d)). Per chi volesse approfondire la parte autoconsistente (iterativa) del metodo Hartree Fock c'e' questa dissertazione.

Abbiamo poi risolto questo esercizio. Punto importante, capire perche' sub-shell piena (per esempio 2p) ha momento angolare orbitare totale e di spin totale pari a zero.