玻恩-奥本海默近似(Born–OppenheimerApproximation)认为由于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,原子核的动能比电子也小得多,可以忽略不计。电子质量远远轻于核子质量(m/m≈1/1836),在分子内,它们的运动远远快于核子的振动和回转运动。
玻恩-奥本海默近又称定核近似。即在固定的核骨架中计算分子中电子分布的一种近似方法。该近似的基础是电子与核的质量相差极大,当核的分布发生微小变化时,电子能够迅速调整其运动状态以适应新的核势场,而核对电子在其轨道上的迅速变化却不敏感。奥本海在波恩-奥本海默近似下,分子体系的定态薛定谔方程可分解为电子运动方程和核运动方程:式中Z为核电荷数,i,j为电子编号,p,q为核编号,为拉普拉斯算符rpi。
加为电子与核的距离,R为核间距,Ψe和ΨN分别为电子和核的波函数,ET为体系总能量,Ee为体系的电子能量。由于Ee在方程中是核运动的势能,所以可记为E(R),E(R)随R的变化关系图就称为势能面。在上述方程的推导中,忽略了非绝热项(即电子态之间的耦合),所以该近似也称为绝热近似。
奥本海波恩-奥本海默近似在能量计算中引入的误差约为:(Me×振动能级差)/(M×电子能级差)≈10-7,一般的计算都可给出满意的结果。该近似不仅使关于分子的电子结构的讨论和计算得到简化,而且使分子势能面的概念得以成立。
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