玻恩-奥本海默近似 _生活百科

玻恩-奥本海默近似【玻恩-奥本海默近似】玻恩–奥本海默近似（Born-Oppenheimer approximation，简称BO近似，又称绝热近似）是一种普遍使用的解包含电子与原子核的体系的量子力学方程的近似方法。
基本介绍中文名：玻恩-奥本海默近似
外文名：Born-Oppenheimer approximation
别称：定核近似或绝热近似
适用性：电子态能量都足够分离
简介玻恩–奥本海默近似（Born-Oppenheimer approximation，简称BO近似，又称绝热近似）是一种普遍使用的解包含电子与原子核的体系的量子力学方程的近似方法。在用量子力学处理分子或其他体系时，需要通过解薛定锷方程或其他类似的偏微分方程获得体系波函式。这个过程往往由于体系自由度过多而非常困难，甚至无法进行。据玻恩－奥本海默近似中，考虑到原子核的质量要比电子大很多，一般要大3-4个数量级，因而在同样的相互作用下，电子的移动速度会较原子核快很多，这一速度的差异的结果是使得电子在每一时刻仿佛运动在静止原子核构成的势场中，而原子核则感受不到电子的具体位置，而只能受到平均作用力。由此，可以实现原子核坐标与电子坐标的近似变数分离，将求解整个体系的波函式的複杂过程分解为求解电子波函式和求解原子核波函式两个相对简单得多的过程。在玻恩－奥本海默近似下，体系波函式可以被写为电子波函式与原子核波函式的乘积：

文章插图
玻恩－奥本海默近似由于在大多数情况下非常精确，又极大地降低了量子力学处理的难度，被广泛套用于分子结构研究、凝聚体物理学、量子化学、化学反应动力学等领域。玻恩–奥本海默近似是由物理学家奥本海默与其导师玻恩共同提出的。适用性玻恩-奥本海默近似只有在所在电子态与其他电子态能量都足够分离的情况下才有效。当电子态出现交叉或者接近时，玻恩－奥本海默近似即失效。最低值原理对于基态，不加其他近似的情况下通过玻恩－奥本海默近似得出的体系总能量一定小于体系真实能量，因而给出了真实能量的下限。与此相对，另一绝热近似方法玻恩－黄近似则给出体系真实能量的上限。凝聚态物理学凝聚态物理学专门研究物质凝聚相的物理性质。该领域的研究者力图通过物理学定律来解释凝聚相物质的行为。其中，量子力学、电磁学以及统计力学的相关定律对于该领域尤为重要。固相以及液相是人们最为熟悉的凝聚相。除了这两种相之外，凝聚相还包括一些特定的物质在低温条件下的超导相、自旋有关的铁磁相及反铁磁相、超低温原子系统的玻色-爱因斯坦凝聚相等等。对于凝聚态的研究包括通过实验手段测定物质的各种性质，以及利用理论方法发展数学模型以深入理解这些物质的物理行为。由于尚有大量的系统及现象亟待研究，凝聚态物理学成为了目前物理学最为活跃的领域之一。仅在美国，该领域的研究者就占到该国物理学者整体的近三分之一，凝聚态物理学部也是美国物理学会最大的部门。此外，该领域还与化学，材料科学以及纳米技术等学科领域交叉，并与原子物理学以及生物物理学等物理学分支紧密相关。该领域研究者在理论研究中所採用的一些概念与方法也适用于粒子物理学及核物理学等领域。相关条目非绝热耦合
薛丁格方程
玻恩－黄近似
玻恩定则