兰纳-琼斯势(Lennard-Jones potential),又称L-J势, 6-12势, 或12-6势,是用来模拟两个电中性的分子或原子间相互作用势能的一个比较简单的数学模型。最早由数学家约翰·兰纳-琼斯于1924年提出。由于其解析形式简单而被广泛使用,特别是用来描述惰性气体分子间相互作用尤为精确。

简介兰纳-琼斯势(Lennard-Jones potential),又称L-J势,6-12势, 或12-6势,是用来模拟两个电中性的分子或原子间相互作用势能的一个比较简单的数学模型。最早由数学家约翰·兰纳-琼斯于1924年提出。由于其解析形式简单而被广泛使用,特别是用来描述惰性气体分子间相互作用尤为精确。1

兰纳-琼斯势能以两体距离为唯一变量,包含两个参数。其形式为:

ε等于势能阱的深度,σ是互相作用的势能正好为零时的两体距离。在实际应用中,ε、σ参数往往通过拟合已知实验数据或精确量子计算结果而确定。 另一种写法是:

是在势能阱时底两体间距离。

从物理意义上讲,第一项可认为是对应于两体在近距离时以互相排斥为主的作用,第二项对应两体在远距离以互相吸引(例如通过范德瓦耳斯力)为主的作用,而此六次方项也的确可以使用以电子-原子核的电偶极矩摄动展开得到。但读者尤须记住,兰纳-琼斯势本身只是一个近似公式。

兰纳-琼斯势相应的两体作用力为:

莫尔斯势以物理学家Philip M. Morse的名字命名的Morse势是一种对于双原子分子间势能的简易解析模型。 一方面,对Morse势求解Schrödinger方程具有解析解,方便分析问题;另一方面,由于它隐含地包括了键断裂这种现象,对于分子振动的微细结构的具有良好的近似。Morse势包含有谐振子模型所缺乏的特性,那就是非成键态。相对量子谐振子模型,Morse势更加真实,因为它能够描述非谐效应,倍频,以及组合频率。倍频发生在n +/- 2或更大的跃迁的时候,而组合频率则来源于添加或除去两个或更多个模型。1

参见莫尔斯势

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学