Где взять численные значения энергии орбиталей?

[kciray]

Я хочу знать, каких длинн волн эл. излучение атом может отразить. Чтобы это вычислить, нужно знать разницу между энергиями орбиталей в атоме. Одной формулы для энергии оболочек водорода мне не хватает. Говорили, что нужно решать уравнение Шредингера приближённым методом, но я пока не хочу это делать. Можно ли где-нибудь взять табличные значения энергий для атомов хотя бы первых 10 элементов?

Или - если уже кто-то решал уравнение Шредингера для энергии - может кто скинуть формулу?

[Gall]

Хе. Щас. Вообще-то решением этой задачи целые отделы в институтах занимаются. Когда это удается посчитать для какого-то вещества, это почти готовая кандидатская.

 

Во-первых, знать только лишь разницу энергий недостаточно. Есть еще правила отбора. В реальности они достаточно сложны, надо считать матричный элемент (вероятность перехода) между уровнями.

 

Во-вторых, для самих уровней надо считать волновые функции.

 

Для свободного атома можно сделать расчет методом Хартри-Фока, для небольших молекул в вакууме он тоже годится. Для твердых тел нужны уже методы посложнее.

 

Я бы советовал взять любую подходящую готовую программу расчета квантовой механики, способную считать спектры. Какую именно - зависит от класса веществ. Самому такое за разумное время написать нереально. (Написание хорошей расчетной программы дает авторам примерно одну докторскую и десяток кандидатских).

 

Табличные значения спектральных линий и соответствующих уровней есть в спектральных справочниках. Но все это не учитывает расщепление в магнитном или кристаллическом поле, сдвиги линий и т.п.

Изменено 1 Декабря, 2011 в 13:46 пользователем Gall

[Jeffry]

В.Ф. Братцев

ТАБЛИЦЫ АТОМНЫХ ВОЛНОВЫХ ФУНКЦИЙ

Наука, М.-Л., 1966 г.

Величины λ в таблицах - орбитальные энергии атомов (в единицах - Хартри).

Ур. Шредингера решалось численно без каких-либо поправок. Книга есть в сети.

 

Если нужны коэффициенты отражения, посмотрите справочник

Palik E. (ed) Handbook of Optical Constants of Solids, v.1-4, 1998

Palik E.rar.html

Там есть таблицы коэффициентов экстинкции и показателей преломления для многих твердых материалов, из которых можно посчитать спектр отражения.

Изменено 1 Декабря, 2011 в 16:03 пользователем Jeffry

[kciray]

Мда... как всё сложно оказывается

Открою мой хитрый план - я хочу сделать игру, в которой можно собирать вещества из атомов, а из блоков веществ уже что-то строить. Типа такой крутой конструктор. Одна из основных особенностей - можно "смотреть" не только в видимом диапазоне, а вообще в любом. все свойства предметов динамически вычисляются на сервере (например на основе данных и крист. решётки и атома можно вычислить массу кубика из этого матеръяла, она запоминается и потом просто как число используется).

У меня есть хороший опыт в написании игр, программировании с++, немного openGL знания физики и химии средние... Но кажется что их не хватает)

[Gall]

Да, это действительно зубодробительная вещь. (Ее опасаюсь даже я, хотя у меня почти 15-летний стаж программирования и почти 10 лет как раз таких расчетов, а в настоящее время я разрабатываю поисковые движки в "Яндексе"). Тут немного спасает то, что можно для расчетов использовать готовый код. Для несложных веществ это получится. Программ очень много, в том числе под лицензией GPL. Сложные вещества в принципе тоже считают этими же программами, но из-за большого числа степеней свободы расчет идет не полностью автоматически, ему приходится слегка помогать руками. При неумелом вмешательстве можно получить чушь. Иногда чушь получается сама собой - например, простые расчетные программы приписывают оксидам вроде CuO и Fe₃O₄ свойства металлов. (Вообще d- и f-элементы - отдельная большая проблема, их очень трудно считать).

 

Чаще всего решают не классическое уравнение Шредингера, а релятивистское (Дирака). Учет релятивистских эффектов важен. Для кристаллов часто используют теорию функционала электронной плотности, используют усредненную плотность заряда всех электронов (модель Хоэнберга и Кона). Уравнение Шредингера/Дирака при этом превращается в систему уравнений Кона-Шэма.

 

Возьмите готовую программу для расчета. Они обычно неинтерактивные, считают пакетно (на входе файл - на выходе файл), останется написать GUI. Быстрый поиск по пакетам на моей Ubuntu находит вот такие программы для расчетов:

 

abinit - A package for electronic structure calculations

mpqc - The Massively Parallel Quantum Chemistry Program

mopac7 - Semi-empirical Quantum Chemistry Library

avogadro - Molecular Graphics and Modelling System

psi3 - Quantum Chemical Program Suite

nwchem - High-performance computational chemistry software

 

 

И несколько программ для графики:

ghemical - A GNOME molecular modelling environment

jmol - Molecular Viewer

easychem - Draw high-quality molecules and 2D chemical formulas

gabedit - graphical user interface to Ab Initio packages

garlic - [Chemistry] a molecular visualization program

viewmol - A graphical front end for computational chemistry programs.

 

И это только то, что есть в Ubuntu, т.е. бесплатное и открытое. Платных еще больше.

 

Очень большая просьба - не пишите Windows-зависимую программу и не пишите на Java. Очень многие физики и химики работают под UNIX, и далеко не всегда это Linux. Программа должна быть кросс-платформенной.

[Jeffry]

Порылся в бумагах, нашел орбитальные энергии - для первых 18 атомов.

Атом (01-18).pdf

[kciray]

Разумеется, я пишу кросслатформунную прогу на codeblocks+gcc+SDL+OpenGL. Мне кажется, хорошая связка

Сам сижу под kubuntu)

Спасибо большое всем за ответы

Как напишу то что можно показать, выложу

[Wergilius]

Очень многие физики и химики работают под UNIX, и далеко не всегда это Linux. Программа должна быть кросс-платформенной.

В чем преимущество старого доброго фортрана, так это то что можно код 30-40 летней давности (из полуразвалившейся книжки) использовать под любой платформой: скомпилить под виндой, или под линуксом для суперкомпьютера (воткнув нужную процедуру в MPI-программу).

Где уж требуется кроссплатформенность, так это для многопроцессорных систем

[Gall]

В чем преимущество старого доброго фортрана, так это то что можно код 30-40 летней давности (из полуразвалившейся книжки) использовать под любой платформой: скомпилить под виндой, или под линуксом для суперкомпьютера (воткнув нужную процедуру в MPI-программу).

Где уж требуется кроссплатформенность, так это для многопроцессорных систем

+1. К сожалению, все это обламывается, как только начинают писать GUI.

 

Хороший Си не менее переносим, чем Фортран. А вот C++ уже не очень: новый стандарт C++11 компиляторы еще не поддерживают, а со старым зоопарк тот еще. Даже C++3 не всюду поддержан полностью. Привет от Microsoft, блин.

[kciray]

Хорошо, а где найти готовую таблицу для спектров, которые атомы отразили?

Например, у нас есть кубик из лития. На него падает луч света, который представляет собой непрерывную область частот определённой длинны полны. Есть ли таблицы спектров, которые получаются в результате отражения от решётки? Я уже программно представил луч как список областей (через указатели), тогда мог бы просто вырезать спектр поглощения. Или же просто взять спектр отражения