相对论量子化学基础

序

前言

第1章 狭义相对论基础

1.1 19世纪末的物理学研究

1.2 间隔不变性

1.3 Lorentz变换

1.4 速度变换

1.5 质量变换

1.6 相对论能量

1.7 相对论动量

参考文献

第2章 相对论波动方程

2.1 自由粒子的Klein-Gordon方程

2.1.1 Klein-Gordon方程的非相对论极限

2.1.2 几率密度和几率流密度

2.2 Dirac方程

2.2.1 自由粒子的Dirac方程

2.2.2 几率密度和几率流密度

2.2.3 电磁场中单粒子的Dirac方程

2.2.4 Dirac方程的非相对论极限

2.3 Dirac方程的两个严格解

2.3.1 自由电子

2.3.2 氢原子

2.3.3 径向方程的解

2.4 有限核电荷密度分布模型

参考文献

第3章 相对论的电磁相互作用

3.1 Maxwell方程组

3.2 电磁场的矢势和标势及规范变换

3.3 运动电荷产生的电磁场

3.4 运动电子在电磁场中的相对论势能

3.5 运动电荷间相互作用的相对论形式

参考文献

第4章 相对论的对称性原理

4.1 空间对称变换

4.2 相对论的单电子原子的对称性

4.2.1 量子态的转动

4.2.2 单电子原子的3600转动

4.3 分子对称群：二倍群

4.4 位形空间中的转动和S0（3）群

4.5 自旋空间中的转动和SU（2）群

4.5.1 自旋态和自旋算符的表示

4.5.2 自旋空间中的转动

4.6 Dirac方程的转动变换

4.7 空间反演

4.8 反映和旋转反映

4.9 时间反演

4.10 Lorentz变换和Lorentz群

参考文献

第5章 全电子计算法

5.1 四分量方法

5.1.1 Hartree-Fock方法

5.1.2 电子相关能计算

5.1.3 密度泛函理论

5.2 二分量方法

5.2.1 自旋分离

5.2.2 Foldy-Wouthuysen变换

5.2.3 Douglas-Kroll-Hess Hamilton算符

5.2.4 Wood-Boring Hamilton算符

5.2.5 零级规则近似Hamilton算符

5.2.6 精确的二分量方法

参考文献

第6章 有效核实势法

6.1 Phillips-Kleinman方秸！

……

第7章 元素周期表中的相对论效应

《现代化学基础丛书（33）：相对论量子化学基础》是作者根据多年在德国科隆大学化学系教学与科研工作的经验而写成，主要介绍相对论量子化学的理论基础及计算方法。理论基础部分涵盖Einstein的狭义相对论、相对论波动方程、相对论的对称群、相对论的电子-电子相互作用等。相对论的计算方法包括全电子法和价电子法。在全电子法中，除四分量方法外，将重点介绍以下几个二分量近似Hamilton量，即Douglas-Kroll-Hess（DKH）Hamilton量、Wood-Boring（WB）Hamilton量、零级规则近似（zeroth-order regular approximation，ZORA）Hamilton量、Pauli Hamilton量等。在价电子法（又称有效核实势法）中，《现代化学基础丛书（33）：相对论量子化学基础》重点介绍能量一致赝势、形状一致赝势、从头算模型势等方法。
　　《现代化学基础丛书（33）：相对论量子化学基础》适宜作为量子化学专业研究生的教学参考书，也是相对论量子化学软件使用者的一本有用的参考书。

·详细推导了广泛用于相对论量子化学计算的几个二分量近似哈密顿量，包括Douglas-Kroll-Hess （DKH）哈密顿量、Wood-Boring （WB）哈密顿量（或称Cowan-Griffin哈密顿量）、Chang-Pelissier-Durand哈密顿量（或称zeroth-order regular approximation（ZORA）哈密顿量）、Pauli哈密顿量等。
　　·在复杂体系的相对论量子化学计算中，有效核实势法是目前最流行的方法。其分支包括能量一致赝势、形状一致赝势、从头算模型势等，这些内容在本书中均有详细介绍。
　　·按元素周期表中主族元素、过渡金属元素．镧系和钢系元素、超重元素的顺序，讨论了相对论量子化学理论在原子、分子电子结构计算中的应用。所总结的规律对实验工作者也是很有参考价值的。