固體物理能帶理論中,Born Oppenheimer 絕熱近似 中的 絕熱 應該怎麼理解?

時間 2021-05-12 05:44:40

1樓:

BO近似不是adiabatic近似。BO的解釋 @charles 說的非常好。不過這裡adiabatic也有另外的意思(不過估計提問者也沒弄明白BO adiabatic說的是倆事體!

)。是乙個恰當說法[1]。

BO的精髓是原子核的質量是電子的1836倍。北大李新徵老師有一幅畫畫的非常好:

X. Z. Li & E. G. Wang, Computer

Simulations of Molecules and Condensed

Matter, World Science Press & Peking University Press, 2013

3. adiabatic是基於BO近似,考慮多電子態問題的時候用到的乙個表象,說的是基態和激發態永遠分得開。基於能帶框架下的理論處理,可以看Oleg Prezhdo的工作[2]。

基於BO近似考慮多電子態問題,波函式是多個電子態中波函式的疊加,就是(這個也是絕熱表象波函式的寫法[3]):

這裡 是波函式中的電子部分, 是波函式中的原子核部分。波函式寫成這樣,明顯是已經應用了BO近似。

如果用adiabatic表象,寫出整個原子核-電子系統的哈密頓,其中勢能矩陣是對角的,動能非對角,代表著不同電子態之間的耦合;勢能矩陣仍然是對角的。而diabatic表象下,動能是對角的,勢能不對角。(思考題:

下圖是絕熱還是透熱表象?)

M. Desouter-Lecomte, J. C. Leclerc, J. C. Lorquet Chem. Phys. 9 (1975) 147.

還有一點,diabatic 表象下,系統電子部分的波函式寫成原子核在參考位置的波函式的線性組合[4]:

diabetic-adiabatic 兩種表象的互換,最簡單的例子是所謂的Landau-Zener model(沒錯,就是列夫·達維多維奇·朗道!大牛你是躲不掉的!)

2樓:charles

這個問題可以算是名詞解釋界的月經問題了:這個絕熱adiabatic單純就是用錯了。

本來覺得大家都應該知道了,沒想到下面 @Lord Hart 還強行拗上去一些意義,還說得有模有樣 (▽) (無惡意,而且他從善如流已經修改了,挺可愛的)

固體物理能帶理論中,Born-Oppenheimer 絕熱近似中的「絕熱」應該怎麼理解?

趙凱華老師已經解釋過這個問題了:最早的乙個術語絕熱準靜態adiabatic quasisteady,在愛因斯坦引用表達準靜態的時候搞錯了,留下了adiabatic而不是quasisteady。從此adiabatic都是quasisteady的含義。

Adiabatic的含義是怎樣從「絕熱」變成「無限緩慢(寖漸)」的?

所以Born Oppenheimer近似中的adiabatic的意思和quasisteady一樣,都是指離子運動足夠慢,每次電子都已經弛豫好了。這和熱學裡面準靜態的含義一致。

這和電聲耦合毫無關係,BO近似下依然可以有電聲耦合。極化子也是BO近似就可以描述。同樣,如果沒有電子聲子導熱,那第一性原理分子動力學的nve系綜怎麼辦?

化學能和動能的相互轉化不就人為隔斷了?

難怪感覺這個問題好像見過,這個問法可能更準確一些:

為什麼Born-Oppenheimer近似又被稱為絕熱近似?

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