Electric properties of molecules (HX,X=F,Cl,Br) based on the full relativistic theory

Abstract

基于全对称群的Dirac方程,研究分子(HX,X=F,Cl,Br)的电学性质,即偶极矩,四极矩,电场 梯度和极化率及其随频率的变化.对这种轻元素分子的相对论和非相对论的能量差,即相对论效应随原 子质量的增加仍然很快.偶极矩的电荷平衡分布,HF的差别最大,而对四极矩的电荷平衡分布,则HBr的差别最大.电偶极矩的一级近似是主要部分,电四极矩为二级近似则为次要部分.本文首次将力常数与电场梯度联系起来,因为从本质上讲,力常数是直接原因于电场梯度,而间接与光谱常数有联系,所以可由电场梯度可以计算分子的二阶力常数和谐振频率,对分子HF,HCl,HBr,其计算值与光谱值相合.计算所用的频率的数量级在10 8 Hz范围,即在很低的射频区.极化率不应随频率而变化,但是,由于存在核自旋,如H 核和F 核的核自旋 I 均为1/2,Cl和Br核的核自旋 I 均为3/2,都会产生核磁场.所以,对HF,HCl和HBr分子,极化率都随频率而增加;而对 4 He原子,无核自旋,亦无核磁场,所以极化率不随 频率而变化.