水素分子の定積分 4-1 <AB||AB> | 化学の電子状態のブログ

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本シリーズの略記号<AB||AB>は、次の積分です。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-1


次の積分Iを求めます。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-2

()内の積分をI’とおきます。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-3

そしてIは次のようになります。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-4

 

電子1でI’の積分をします。

1.計算前の設定
●座標●
上の積分I’の式を見ると、核Aと電子1、そして電子2の3個です。核Bはありません。ゆえに下のようなXZ平面を考えて座標を設定します。

★★ここの解法のポイントは、この座標の置き方にあります。
☆電子1で積分していますので、rA2は定数とします。
☆しかしr12は変数として扱います。
☆そしてボーン・オッペンハイマー近似とは無関係です。
次のように座標をおきます。

化学の電子状態のブログ-I-4-1-5

●XYZ(デカルト)座標と同焦点楕円球座標との関係
化学の電子状態のブログ-I-4-1-6

●変数の範囲
化学の電子状態のブログ-I-4-1-7

●体積要素
化学の電子状態のブログ-I-4-1-8

●電子軌道
テンプレートの関数には核Aと核Bに同じものを使います。次の規格化された水素原子の1s電子軌道を使います。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-9

核A の電子1の関数は次のようになる。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-10

 

2.定積分の計算1

電子軌道をI’に代入します。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-11

r12とrA1を再掲します。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-12

次のrA1とr12をI’に代入します。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-13

β=rA2/a0とおきます。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-14

{}内を積分します。

化学の電子状態のブログ-I-4-1-15

 

{}内の第1項と第2項の積分を計算します。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-16
MyLibrary 2-2-1  

化学の電子状態のブログ-I-4-1-17
マイライブラリー2-2-1を、ν→ν1、と置き換えます。

化学の電子状態のブログ-I-4-1-18

 

もう1個の積分も計算します。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-19
MyLibrary 2-2-2  

化学の電子状態のブログ-I-4-1-20

マイライブラリー2-2-2を、ν→ν1、と置き換えます。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-21

{}内に代入します。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-22

 

I’に代入します。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-23

 

積分部分を計算します。

化学の電子状態のブログ-I-4-1-24
MyLibrary 1-1-2  
化学の電子状態のブログ-I-4-1-25

マイライブラリー1-1-2を、μ→μ1、β→α、と置き換えます。

化学の電子状態のブログ-I-4-1-26

 

もう1個の積分も計算します。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-27
MyLibrary 1-1-1  

化学の電子状態のブログ-I-4-1-28

マイライブラリー1-1-1を、μ→μ1、β→α、と置き換えます。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-29
 

I'に代入すると次のようになります。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-30
 

次のようにI'が得られました。
化学の電子状態のブログ-I-4-1-31

 

水素分子の定積分 4-2 へ続く