Baer M., Billing G.D. (eds.) - The role of degenerate states in chemistry (Adv.Chem.Phys. special issue, Wiley, 2002)
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k. k. liang et al. |
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N1N2 |
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¼ |
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pp |
ð 1 dt |
ð 1 dx xn1 ðx þ XÞn2 e ða1þa2þt |
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Þx |
2a2Xx a2X |
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1 |
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l1 |
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l2 |
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a1 |
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a2 |
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t2 |
Þ |
y2 |
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2a2Yy |
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a2Y2 |
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ð 1 dy y |
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ðy þ YÞ |
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þ |
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þ |
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2 |
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ð 1 dz zm1 ðz þ ZÞm2 e ða1þa2þt |
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Þz |
2a2Zz a2Z |
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N1N2 |
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2 1 |
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2 |
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2 |
2 2 |
2 |
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¼ |
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pp |
ð 1dt e a2R |
ð 1dx xn1 ðx þ XÞn2 e ða1þa2þt |
|
Þ½xþa2X=ða1þa2þt |
|
Þ& |
|
þa2X |
=ða1þa2þt |
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Þ |
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1 |
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l1 |
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l2 |
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a1 |
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a2 |
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t2 |
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y |
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a2Y= a1 |
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a2 |
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t2 |
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2 |
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a22Y2 |
= |
a1 |
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a2 |
t2 |
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ðy þ YÞ |
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þ |
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þ |
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Þ½ |
þ |
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þ |
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þ |
Þ& |
þ |
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ð |
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þ |
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þ |
Þ |
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1 |
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2 |
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2 |
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2 |
2 |
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2 |
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ð 1 dz zm1 ðz þ ZÞm2 e ða1þa2þt |
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Þ½zþa2Z=ða1þa2þt |
Þ& |
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þa2Z |
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=ða1þa2þt |
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Þ |
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N1N2 |
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1 |
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2 |
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1 |
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2 |
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2 |
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2 |
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¼ |
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pp |
ð 1dt e a2ða1þt |
|
ÞR |
=ða1þa2þt |
|
|
Þð 1dx xn1 ðx þ XÞn2 e ða1þa2þt |
|
Þ½xþa2X=ða1þa2þt |
Þ& |
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1 |
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l1 |
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l2 |
e ð |
a1 |
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a2 |
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t2 |
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y |
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a2Y= a1 |
|
a2 |
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t2 |
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2 |
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ð 1 dy y |
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ðy þ YÞ |
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þ |
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þ |
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Þ½ |
þ |
ð |
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þ |
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þ |
Þ& |
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1 |
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ð 1 dz zm1 ðz þ ZÞm2 e ða1þa2þt |
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Þ½zþa2Z=ða1þa2þt |
Þ& |
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N1N2 |
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2 |
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2 |
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¼ |
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pp |
ð 1 dt e ½a2ða1þt |
Þ=ða1þa2þt |
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Þ&R |
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1 |
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dx x |
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a2X |
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n1 |
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x |
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a1 þ t2ÞX |
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n2 e |
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a1þa2þt2 |
|
x2 |
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a1 þ a2 þ t2 |
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þ að1 þ a2 þ t2 |
ð |
Þ |
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ð 1 |
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1 |
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a1 |
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Y |
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l1 |
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þ að1 |
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t2 Y |
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l2 |
|
ð |
|
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|
2 |
Þ |
2 |
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ð 1 |
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þ a2 þ t2 |
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þ a2 |
þ t2 |
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dy y |
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a2 |
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y |
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a1 |
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þ Þ |
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e a1 |
þa2 |
þt y |
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1 |
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a1 |
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|
Z |
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m1 |
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þ að1 |
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|
t2 Z |
|
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m2 |
|
|
ð |
|
|
|
|
2 |
Þ |
2 |
ð Þ |
|
||||||||||||||||||||
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ð 1 |
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þ a2 þ t2 |
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þ a2 |
þ t2 |
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dz z |
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a2 |
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|
z |
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a1 |
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þ Þ |
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e a1þa2þt |
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|
z |
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95 |
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The three integrals of the Cartesian coordinates have the same form. Take the integral with respect to x as, for example,
1 |
dx x |
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a2X |
|
n1 |
x |
a1 þ t2ÞX |
n2 e a1þa2þt2 |
|
x2 |
|||||||
ð 1 |
a1 |
þ a2 þ t2 |
|
þ að1 þ a2 þ t2 |
Þ |
|
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||||||||||||
|
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|
|
ð |
|
|
|
||||||||||||
|
n1 |
n2 |
n1!n2! |
|
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|
a2X n1 n1 |
ða1 þ t2ÞX n2 n2 |
||||||||||
X X |
|
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|||||
¼ n1 ¼ 0 n2 ¼ 0 |
n1!ðn1 n1Þ!n2!ðn2 n2Þ! |
a1 þ a2 þ t2 |
a1 þ a2 þ t2 |
||||||||||||||||
|
1 |
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|
2 |
|
2 |
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ð 1 dx xn1þn2 e ða1þa2þt |
Þx |
|
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ð96Þ |
the crude born–oppenheimer adiabatic approximation |
525 |
According to Eqs. (A.2) and (A.6), this integral is not zero only if n1 þ n2 is an even integer. That is,
1 |
dx x |
|
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|
a2X |
|
n1 |
x |
|
a1 þ t2ÞX |
|
n2 e |
a1þa2þt2 |
|
x2 |
|
|
||||||
|
a1 |
þ a2 þ t2 |
|
þ að1 þ a2 þ t2 |
Þ |
|
|
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||||||||||||||||
ð 1 |
|
|
|
ð |
n1 n1 |
a1 þ t2 |
|
n2 n2 |
||||||||||||||||
|
n1 |
n2 |
|
|
n1!n2!Xn1þn2 ðn1þn2Þ |
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a2 |
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||||||||||||
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X X |
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¼ n1 |
¼ 0 n2 ¼ 0 |
n1!ðn1 n1Þ!n2!ðn2 n2Þ! |
a1 þ a2 þ t2 |
a1 þ a2 þ t2 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
þ ð |
2 |
|
2n1þn2 ½ðn1 þ n2Þ=2&!ða1 þ a2 þ t2Þðn1þn2þ1Þ=2 |
ð Þ |
|||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
1 |
|
n1þn2 |
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Þ |
|
|
|
|
|
|
ðn1 þ n2Þ! |
p |
|
|
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97 |
||||
|
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|||||||
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|
Manipulating all three integrals in similar way, we have
1 hZ1jrjZ2i
¼ pN1N2
Xn1 Xn2 Xl1 Xl2 Xm1 Xm2 1 þ ð 1Þn1þn2
2
n1 ¼ 0 n2 ¼ 0 l1 ¼ 0 l2 ¼ 0 m1 ¼ 0 m2 ¼ 0
1 þ ð 1Þl1þl2 1 þ ð 1Þm1þm2!
|
|
|
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|
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|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
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|
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|
2 |
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Cn1 Cn2 Cl1 Cl2 Cm1 Cm2 |
ðn1 þn2Þ!ðl1 þl2Þ!ðm1 þ m2Þ!ð a2Þn1þl1þm1 n1 l1 m1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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n1 |
|
|
|
n2 |
|
l1 |
|
l2 |
|
m1 |
|
m2 |
|
|
|
|
2n1 n2 l1 |
l2þm1þm2 |
n1þn2 ! l1þl2 |
|
! |
|
m1þm2 |
! |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
X |
n1 |
|
|
n2 |
|
n1 |
|
|
n2 |
|
l1 |
|
l2 |
|
l1 |
|
l2 |
|
m1 |
|
m2þ m1þ m2þ 1 |
a22 a1 t2 |
=2a1 a2 |
t22 R2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
þ |
|
|
|
|
|
|
|
Y |
|
|
þ |
|
|
|
|
|
Z |
|
|
þ |
|
ð 1 dt e½ ð |
þ |
Þ ð þ þ |
Þ& |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
t2 |
|
n2þl2þm2 n2 l2 m2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
a1 |
þ |
|
|
2 |
|
|
t2 |
|
½n1þn2þl1þl2þm1þm2 ðn1þn2þl1þl2þm1þm2Þ=2þ3=2& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
98 |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
an |
|
þ a |
|
|
þ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ð |
|
|
|
Þ |
||||||||||
where Cn |
|
¼ n!=fðn nÞ!n!g. The remaining integral of t is |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|||||||||||||||||||||||||||||
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|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 n2þl2þm2 n2 l2 m2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|||||||
I |
¼ |
|
|
dt |
|
|
|
|
a1 þ |
|
|
Þ ða1 þ a2 |
þ |
Þ& |
|
|
e½ a2 a1þt |
|
|
=ða1þa2þt |
Þ&R |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
ð 1 ða½1ðþ a2 þ t2Þn1þl1þm1 ðn1 n2þl1 l2þm1 m2Þ=2þ3=2 |
|
ð |
|
Þ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
t2 n2þl2þm2 n2 l2 m2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|||||||
|
|
2 |
|
dt |
|
|
|
|
|
a1 þ |
|
|
Þ ða1 þ a2 |
þ |
Þ& |
|
|
e½ a2 a1þt |
|
|
=ða1þa2 |
þt |
|
Þ&R |
|
|
|||||||||||||||||||
|
¼ |
|
|
ða½1ðþ a2 þ t2Þn1þl1þm1 ðn1 n2þl1 l2þm1 m2Þ=2þ3=2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ð0 |
|
|
|
|
|
ð |
|
|
Þ |
|
|
|
ð99Þ |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
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|
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||||||
Introducing the new variable x |
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||||||||||||||||||||||||
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|
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|
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|
t |
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ð100Þ |
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x ¼ pa1 þ a2 þ t2 |
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526 |
k. k. liang et al. |
By considering the limits of integration, we find that when t ¼ 0, x ¼ 0, and when t ¼ 1, x ¼ 1. Also,
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dx |
¼ |
a1 þ a2 |
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ð |
101 |
Þ |
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dt |
ða1 þ a2 þ t2Þ3=2 |
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dt ¼ |
ða1 þ a2 þ t2Þ3=2 |
dx |
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ð102Þ |
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a1 þ a2 |
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1 |
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1 x2 |
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103 |
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a1 þ a2 þ t2 |
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¼ a1 þ a2 |
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ð |
Þ |
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a1 þ t2 |
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a1 þ a2x2 |
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104 |
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a1 þ a2 þ t2 ¼ |
a1 þ a2 |
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ð |
Þ |
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Therefore |
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ð |
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n2 |
þ |
þ |
m2 |
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n2 |
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l2 |
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m2 |
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þ |
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þ |
2 |
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2 a2 0 dx e a2ða1þa2Þx2R2 |
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þa2Þ aa1 1þ aa2x2 |
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1 |
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l2 |
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1 |
x2 |
n1þl1þm1 ðn1 n2þl1 l2þm1 m2Þ=2 |
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ð105Þ |
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a1 |
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a2 |
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þ |
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Now, let |
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K1 ¼ n1 þ l1 þ m1 ðn1 n2 þ l1 l2 þ m1 m2Þ=2, |
K2 ¼ n2 þ |
l2 þ m2 n2 l2 m2. Notice that K2 is an integer, and K1 þ K2 ¼ n1 þ n2 þ l1 þ l2 þ m1 þ m2 ðn1 þ n2 þ l1 þ l2 þ m1 þ m2Þ=2 is also an integer, therefore K1 must be an integer. Thus,
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2e a1a2R2= a1þa2Þ 1 |
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2 2 |
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2 |
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K1 |
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K2 |
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ð |
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þ |
a2 |
Þ2 |
Kð1 |
þK2þ1 ð0 dx e a2R =a1þa2x |
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ð |
a1 |
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Þ |
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1 x2 |
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a1 þ a2x2 |
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þ |
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X X |
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2e a1a2R |
=ða1þa2 |
Þ |
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K1 |
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K2 |
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K K |
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k |
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K |
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k |
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k |
1 |
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2 2 |
2 |
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||||||||||||||||||
¼ |
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a1 |
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a2 |
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K1þK2þ1 k1 |
¼ |
0 k2 |
¼ |
0 Ck11 Ck22 ð 1Þ |
1 a1 |
2 |
|
2 a22 |
ð0 dx x2ðk1þk2Þe a2R |
x |
=ða1þa2 |
Þ |
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ð106Þ |
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Again, making use of Eq. (A.16), we obtain |
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ð2k1 þ 2k2Þ! |
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|||||||
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dx x2ðk1þk2Þe a22R2x2=ða1 |
þa2Þ |
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¼ |
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ð0 |
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k1 |
þ |
k2 |
Þ |
! 4a22R2= |
a1 |
þ |
a2 |
g |
k1þk2 |
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p |
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ð |
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2 2 |
ð |
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a1 þ a2Þp |
erf |
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a2R |
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e a2R =ða1þa2Þ |
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2 k |
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k1 |
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k2 1 |
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2 |
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(2 |
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ð a2R |
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pa1 |
þ |
a2 |
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X |
ð |
þ |
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Þ |
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4 |
þ |
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) |
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þ |
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k |
! |
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k |
¼ |
0 |
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2k |
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1 ! |
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a1 |
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a2 |
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ð107Þ |
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the crude born–oppenheimer adiabatic approximation |
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527 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
By using the notation defined in Eq. (A.13), we find |
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ð |
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þ |
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Þ |
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Þ |
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X X |
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a2R2 |
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2e a1a2R2 |
=ða1þa2 |
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K1 |
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K2 |
0 Ck11 Ck22 ð 1Þ |
|
a1 |
2 |
2 a22 Jk1þk2 |
|
ð108Þ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
I ¼ |
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a1 |
|
|
a2 |
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K1þK2þ1 k1 |
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0 k2 |
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k1 |
a1 þ a2 |
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K |
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K |
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K |
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k |
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k |
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¼ |
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¼ |
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||
Further, defining this integral as |
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K |
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; |
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dt |
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t2ÞK2 |
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e ½a2 |
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a1 |
þt2 |
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=ða1þa2þt2Þ&R2 |
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109 |
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K1;K2 ð |
a1 |
a2Þ |
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ð 1 |
|
a1 |
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ð |
|
a2þ |
|
|
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ð |
Þ |
ð |
Þ |
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ð |
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t2 |
Þ |
K1þK2 |
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þ |
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þ |
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1 |
jZ2i |
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X X X X X X |
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N |
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n2 |
¼ |
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¼ |
0 l2 |
¼ |
0 m1 |
¼ |
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m2 |
¼ |
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1 m1þm2 |
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n1 |
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n2 |
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l1 |
l2 |
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m1 |
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m2 |
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||||||||||||||||
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þ ð Þ |
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Cn1 |
Cn2 Cl1 Cl2 Cm1 |
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Cm2 |
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ðn1 þ n2Þ!ðl1 þ l2Þ!ðm1 þ m2Þ!ð a2Þn1þl1þm1 n1 l1 m1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2n1 |
þ |
n2 |
þ |
l1 |
þ |
l2 |
þ |
m1 |
þ |
m2 |
|
n1þn2 ! |
|
l1þl2 |
! |
m1þm2 |
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
|
X |
|
þ |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
|
2 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
2 |
R; a1; a2 |
|
|
|
|
|
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110 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
Y |
|
|
þ |
|
l |
l |
|
|
|
þ |
|
|
2 KK1;K2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
n1 |
|
n2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
l1 |
|
|
|
l2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
m1 |
|
m2 |
|
m m |
|
|
|
|
|
|
ð |
|
|
|
|
|
Þ |
|
|
|
ð |
|
Þ |
||||||||||||
|
|
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|
with K1 and K2 defined as above.
In the case of hydrogen molecule, the term hZ1j1=jr þ R0j2jZ2i, which involves three centers, does not show up in the calculation. We will not discuss this integral in the present work.
D.Derivatives of the Coulomb Potential
In fact, the Coulomb integrals discussed in Section IV.C are available in contemporary quantum chemistry packages. We do not really need to develop our own method to calculate them. However, it is necessary to master the algebra so that we can calculate the matrix elements of the derivatives of the Coulomb potential. In the following, we shall demonstrate the evaluation of these matrix elements.
Since the derivative is taken with respect to the nuclear coordinate, it is important to choose the convenient coordinates. Earlier, we assigned the origin on one of the nuclei. Now, we will assign the origin on the middle point of the two nuclei. The geometry is shown in Figure 3. Furthermore, the z axis is taken to be along R. That is, the coordinates of the position of the nuclei A is
528 |
k. k. liang et al. |
Figure 3. Molecular-fixed coordinates.
RA ¼ ð0; 0; R=2Þ, |
and |
similarly |
RB ¼ ð0; 0; R=2Þ. |
Later, |
|
to |
calculate the |
|||||||||||||||||
Coulomb interaction terms, we will be dealing with the following terms: |
||||||||||||||||||||||||
1 |
1 |
1 |
|
2 |
2 |
1 |
|
1 |
2 |
2 |
|
2 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|||
|
|
¼ |
pp |
ð1 dt e t |
rA1 |
¼ |
pp |
|
ð1 dt e t |
x1 |
t |
y1 |
t |
ðz1 |
þR=2Þ |
ð111Þ |
||||||||
rA1 |
||||||||||||||||||||||||
|
1 |
|
1 |
1 |
|
t2rB21 |
|
1 |
|
1 |
t2x12 |
|
t2y12 |
|
t2 |
|
z1 |
|
R=2 |
2 |
||||
rB1 |
¼ pp ð1 dt e |
¼ pp ð1 dt e |
|
|
|
ð |
|
|
Þ |
ð112Þ |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
The quantities 1=rA2 and 1=rB2 are defined similarly. In such cases, the first derivatives are
|
|
|
|
q |
1 |
0 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
¼ |
pp |
ð1 dtð t2Þðzi þ R0=2Þe t |
rAi |
|
ð113Þ |
||||||||||||
|
qR |
rAi |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
q |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
t2rBi2 |
|
|
|
|
|
qR rBi |
0 |
¼ pp ð1 dt t |
ðzi R0=2Þe |
|
|
ð114Þ |
|||||||||||||||
The second derivatives are |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
ð1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||
|
qqR2 rAi |
0 |
¼ pp |
1 |
dt" |
2 |
|
þ t4 |
zi þ |
20 |
|
#e t |
rAi |
ð115Þ |
||||||||
|
2 |
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
t2 |
|
R |
|
|
2 |
2 |
|
||||
|
2 |
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
t2 |
|
R |
|
2 |
2 |
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ð1 |
|
|
|
|
|
|
#e t |
|
|
||||
qqR2 rBi |
¼ pp |
2 |
|
þ t4 |
20 |
rBi |
ð116Þ |
|||||||||||||||
|
0 |
1 |
dt" |
|
zi |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Also, the notations of the wave functions are to be changed. We shall denote the Gaussian function centered at nucleus A as jZAi, and the function centered at nucleus B as jZBi.
the crude born–oppenheimer adiabatic approximation |
529 |
|||||||||||||||||||||||
hZAj qqR rA1 0jZAi |
|
1. First-Order Derivatives |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N2 |
1 |
|
|
Þ |
ð dt1 x1 |
|
y1 |
ðz1 þ R0=2Þ |
|
þ |
|
eð a1 |
|
|
2 |
Þ |
2 |
|
||||||
¼ pp |
|
ð 1 dtð t |
|
2m |
1 |
t |
|
A1 |
|
|||||||||||||||
|
A |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2n |
2l |
|
|
2 |
|
|
r |
|
|
|||||
NA |
1 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
2n 2 t2 x2 |
1 |
|
2l |
|
|
|
2 t2 y2 |
|
|||||||
2 |
|
ð 1 dtð t Þ ð 1 dx1 x1 eð a1 Þ 1 |
ð 1 dy1 y1 eð a1 Þ 1 |
|
||||||||||||||||||||
¼ pp |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
2m |
1 |
eð |
2a1 |
|
t2 |
|
z2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ð117Þ |
|||
ð 1 dz1 zA1 |
þ |
|
|
|
|
Þ A1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Obviously, this matrix element is zero due to the integral over z. Similarly, we know that
|
|
|
|
|
|
hZBj qqR rB1 |
0jZBi ¼ 0 |
|
|
|
|
|
ð118Þ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hZAj qqR rA2 |
0jZAi ¼ 0 |
|
|
|
|
|
ð119Þ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hZBj qqR rB2 |
0jZBi ¼ 0 |
|
|
|
|
|
ð120Þ |
|||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Then, we consider |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
q 1 |
|
N2 |
1 |
|
|
|
Þ |
ð dt1 x1 y1 zA1 zB1e |
aA |
2 |
2 2 |
ð121Þ |
|||||
hZAj qR rB1 |
0jZAi ¼ pp |
ð 1 dtð t |
A1 e |
t r |
B1 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
A |
2 |
|
|
2n 2l 2m |
2 |
r |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
By introducing a new variable for the z coordinate z ¼ zA1, since zB1 ¼ z R, we find that
hZAj qqR rB1 0jZAi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N2 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
Þ |
|
2 |
1 |
e ð aAþ |
2 |
Þ |
2 |
|
¼ pp |
ð 1 dtð t |
2 |
Þ ð 1 dx1 x1 e ð aAþ |
|
|
1 |
ð 1 dy1 y1 |
|
1 |
|||||||||||||
|
A |
|
|
|
|
|
|
2n |
|
|
2 |
t |
|
x |
|
2l |
2 t |
|
y |
|
||
|
|
1 |
|
2m |
ðz |
RÞe ð |
2aA |
t2 |
Þ |
z2 |
|
2t2Rz |
|
t2R2 |
|
|
|
ð122Þ |
||||
ð 1 dz z |
|
|
þ |
|
þ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
530 k. k. liang et al.
According to Eqs. (A.2) and (A.6), the integral over x1 and y1 can be easily carried out, but the integral over z has to be manipulated.
1 |
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iz ¼ ð 1 dz z2mðz RÞe ð2aAþt |
Þz |
þ2t |
Rz t |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
2 |
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
|
2 |
|
|
¼ e 2aAt |
R |
=ð2aAþt |
Þ |
ð 1 dz z2mðz RÞe ð2aAþt |
Þ½z t |
R=ð2aAþt |
Þ& |
|
|
||||||||||||
¼ e 2aAt |
R |
=ð2aAþt |
Þ |
1 |
dz z þ 2aA |
|
t2 |
2m |
z 2aAaARt2 |
e ð2aAþt |
Þz |
|
|||||||||
|
|
2 |
|||||||||||||||||||
2 |
2 |
2 |
|
ð 1 |
|
|
|
|
t2R |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
þ |
|
|
|
|
|
|
þ |
|
|
|
|
ð123Þ
We shall expand the polynomial of z. But recalling that only terms of the even power of z do not vanish, we can write the expansion in the following form:
I |
|
e 2aAt2R2 |
= |
2aAþt2 |
|
|
|
|
|
2aAR |
m |
|
|
C2m |
|
|
|
|
|
t2R |
|
|
|
2m 2m |
|
1 |
dz z2me 2aAþt2 |
|
z2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
z ¼ |
|
ð |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ð 1 |
Þ |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Þ(2aA |
þ t2 m |
|
|
0 |
|
|
|
2m |
2aA þ t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ð |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¼ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2R |
|
|
|
|
2m 2mþ1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
þ m |
|
1 C22mm 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ð 1 dz z2me ð2aAþt |
Þz ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2aA þ t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
¼ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2aAR |
|
|
|
|
|
|
|
t2R |
|
|
|
|
|
|
2m |
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
e 2aAt2R2 |
|
|
2aAþt2 |
Þ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
¼ |
= |
|
|
|
2 |
|
|
t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ð |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
A |
|
|
|
t2 |
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2aA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
þ |
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
þ |
|
|
|
|
|
|
|
rþ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
m |
|
|
2m |
|
|
|
|
|
t2R |
|
|
|
|
2m 2m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2m |
|
|
|
|
|
|
|
|
t2R |
|
|
|
|
|
|
|
2aAR |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
þ m |
|
1 C2m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2aA þ t2 |
|
|
|
|
|
|
2m 2m þ 1 |
2aA þ t2 |
2aA þ t2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
¼ |
|
|
|
|
|
|
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By inserting the expression for the integral over z, we find |
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532 |
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k. k. liang et al. |
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According to Eq. (106), let us define the integral |
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With Eq. (131), letting a1 ¼ 0, a2 ¼ 2aA, we find that |
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ð133Þ |
The matrix element between Gaussian functions at different centers is in general of the form
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Since we can use |
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