体系简并度是指在给定能量条件下,能够找到多少个独立的运动状态。简并度的计算方法如下:
1. 对于一维问题,例如宽度为 a 的无限深方势阱,其能量表达式为:En = (nh)^2 / (2ma),其中 h 为普朗克常数,m 为粒子质量,n 为整数。相应的波函数为:n(x) = Asin(nx/a)。
表面上看,对于一个确定的能级 En,可以有 n 个波函数。但是,当将 n 代入波函数后发现,两个波函数是线性相关的,不满足互相独立的要求。因此,这个能级的简并度为 1。
2. 对于二元体系,例如平面转子,其能量表达式为:En = (nh)^2 / (2I),其中 I 为转动惯量,n 为整数。对应的波函数为:Acos(mx) 和 Asin(mx)。
当 m=0 时,一个能级与两个状态对应,简并度为 2。例如空间转子,系统的哈密顿量为:HL^2I,解 S 方程后得到系统的能量。Ell = (nh)^2 / (2I)。
相应的波函数为:Ylm(x),其中 l 和 m 分别为角动量的大小和方向。当 l=0 时,简并度为 1;当 l=1 时,简并度为 3;当 l=2 时,简并度为 5。依此类推。
3. 对于多粒子体系,如分子轨道理论中的线性分子,能级简并度的计算方法类似。根据分子的对称性,可以确定基态简并度。例如,对于具有旋转对称性的分子,基态简并度为 1、2 或 3。
总结来说,体系简并度的计算方法主要是根据能级表达式和波函数来分析。对于一维问题,简并度为 1;对于二元和多粒子体系,需要根据体系的旋转对称性以及角动量量子数来确定简并度。在实际计算中,还可以利用数值方法,如量子化学计算程序,来求解体系的能量和简并度。
简并度是指电子轨道能量相同的轨道数,nd轨道m=2,l为0,正负1,正负2.。简并度是5.
当能量确定后,能够找到N个独立的运动状态,则这个能级就称为N重简并,或者说简并度为N。
例如:
对一维宽度为a的无限深方势阱,其能量表达式为En=(n²π²h²)/(2ma²)..(1)(其中h应该带靶,表示h/2π)
相应的波函数是Ψn(x)=Asin(nπx/a).......(2)
其中A是归一化常数。
表面上看,对于一个确定的能级En(与n²有关),可以有±n两个值,但是,当你把±n代入(2)后发现,两个波函数是线性相关的,不满足互相独立的要求,因此没有简并。(或者称为简并度为1)
简并度