Интегралы Слейтера - Slater integrals - Wikipedia

В математике и математической физике, Интегралы Слейтера некоторые интегралы произведений трех сферические гармоники. Они возникают естественным образом при применении ортонормированный базис функций на единичная сфера которые преобразуются особым образом при вращении в трех измерениях. Такие интегралы особенно полезны при вычислении свойств атомов, имеющих естественную сферическую симметрию. Эти интегралы определены ниже вместе с некоторыми их математическими свойствами.

Формулировка

В связи с квантовая теория из атомная структура, Джон С. Слейтер определила интеграл трех сферических гармоник как коэффициент ${\displaystyle c}$.^[1] Эти коэффициенты по сути являются произведением двух Символы Вигнера 3jm.

${\displaystyle c^{k}(\ell ,m,\ell ',m')=\int d^{2}\Omega \ Y_{\ell }^{m}(\Omega )^{*}Y_{\ell '}^{m'}(\Omega )Y_{k}^{m-m'}(\Omega )}$

Эти интегралы полезны и необходимы при атомных вычислениях Хартри – Фок разнообразие, где матричные элементы Кулоновский оператор и Оператор обмена необходимы. Для явной формулы можно использовать формулу Гаунта для ассоциированные полиномы Лежандра.

Обратите внимание, что произведение двух сферических гармоник можно записать через эти коэффициенты. Распространяя такой продукт на сферическая гармоника основа в том же порядке

${\displaystyle Y_{\ell }^{m}Y_{\ell '}^{m'}=\sum _{\ell ''}{\hat {A}}^{\ell ''}(\ell ,m,\ell ',m',)Y_{\ell ''}^{m+m'},}$

затем можно умножить на ${\displaystyle Y^{*}}$ и интегрировать, используя свойство сопряженности и осторожно с фазами и нормализацией:

${\displaystyle \int Y_{\ell }^{m}Y_{\ell '}^{m'}Y_{L}^{-M}d^{2}\Omega =(-1)^{m+m'}{\hat {A}}^{L}(\ell ,m,\ell ',m')=(-1)^{m}c^{L}(\ell ,-m,\ell ',m').}$

Следовательно

${\displaystyle Y_{\ell }^{m}Y_{\ell '}^{m'}=\sum _{\ell ''}(-1)^{m'}c^{\ell ''}(\ell ,-m,\ell ',m',)Y_{\ell ''}^{m+m'},}$

Эти коэффициенты подчиняются ряду тождеств. Они включают

${\displaystyle {\begin{aligned}c^{k}(\ell ,m,\ell ',m')&=c^{k}(\ell ,-m,\ell ',-m')\\&=(-1)^{m-m'}c^{k}(\ell ',m',\ell ,m)\\&=(-1)^{m-m'}{\sqrt {\frac {2\ell +1}{2k+1}}}c^{\ell }(\ell ',m',k,m'-m)\\&=(-1)^{m'}{\sqrt {\frac {2\ell '+1}{2k+1}}}c^{\ell '}(k,m-m',\ell ,m).\\\sum _{m=-\ell }^{\ell }c^{k}(\ell ,m,\ell ,m)&=(2\ell +1)\delta _{k,0}.\\\sum _{m=-\ell }^{\ell }\sum _{m'=-\ell '}^{\ell '}c^{k}(\ell ,m,\ell ',m')^{2}&={\sqrt {(2\ell +1)(2\ell '+1)}}\cdot c^{k}(\ell ,0,\ell ',0).\\\sum _{m=-\ell }^{\ell }c^{k}(\ell ,m,\ell ',m')^{2}&={\sqrt {\frac {2\ell +1}{2\ell '+1}}}\cdot c^{k}(\ell ,0,\ell ',0).\\\sum _{m=-\ell }^{\ell }c^{k}(\ell ,m,\ell ',m')c^{k}(\ell ,m,{\tilde {\ell }},m')&=\delta _{\ell ',{\tilde {\ell }}}\cdot {\sqrt {\frac {2\ell +1}{2\ell '+1}}}\cdot c^{k}(\ell ,0,\ell ',0).\\\sum _{m}c^{k}(\ell ,m+r,\ell ',m)c^{k}(\ell ,m+r,{\tilde {\ell }},m)&=\delta _{\ell ,{\tilde {\ell }}}\cdot {\frac {\sqrt {(2\ell +1)(2\ell '+1)}}{2k+1}}\cdot c^{k}(\ell ,0,\ell ',0).\\\sum _{m}c^{k}(\ell ,m+r,\ell ',m)c^{q}(\ell ,m+r,\ell ',m)&=\delta _{k,q}\cdot {\frac {\sqrt {(2\ell +1)(2\ell '+1)}}{2k+1}}\cdot c^{k}(\ell ,0,\ell ',0).\end{aligned}}}$

Рекомендации

1. Джон С. Слейтер, Квантовая теория структуры атома, McGraw-Hill (Нью-Йорк, 1960), том I