基本原理和从头计算法量子化学（中册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:徐光宪

出品人:

页数:1048

译者:

出版时间:1985-5

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787030074737

丛书系列:

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基本原理和从头计算法量子化学（中册）—— 内容简介 本书是《基本原理和从头计算法量子化学》系列著作的第二卷，专注于深入探讨量子化学的关键理论框架与核心计算方法，旨在为读者构建一套严谨而完整的量子化学认知体系。本书不包含任何与“中册”这一概念相关的讨论，而是直接呈现量子化学研究中最具挑战性和实际应用价值的学术内容。 第一章：多电子体系近似方法 本章是理解复杂分子行为的关键。我们首先引入斯莱特行列式作为描述全反相对称波函数的基石，并探讨其在多电子体系中的应用。在此基础上，详细介绍平均场理论的思想，引出自洽场（SCF）方法的核心理念。特别地，本章将聚焦于Hartree-Fock（HF）方法，从其基本方程出发，推导Fock算符，并深入分析Roothaan-Hall方程，揭示其迭代求解的数学本质。此外，我们还将讨论HF方法在处理电子相关性方面的局限性，为后续更为精确方法的介绍埋下伏笔。 第二章：电子相关性的描述 认识到HF方法的不足，本章将系统性地阐述如何更准确地描述电子之间的相互作用，即电子相关性。我们将详细介绍组态相互作用（CI）方法，从全CI（Full CI）的理论理想出发，阐述截断CI（如CISD, CISDT等）的近似策略及其计算代价。随后，引入微扰理论，重点讲解Møller-Plesset微扰理论（MPn），包括MP2、MP3等阶的计算公式和物理意义，分析其在提高HF方法准确性方面的优势与局限。 第三章：密度泛函理论（DFT） 密度泛函理论（DFT）是现代量子化学中最具影响力的计算方法之一。本章将基于 Hohenberg-Kohn定理，阐述DFT的基本原理——能量作为电子密度函数的泛函。我们将深入讨论Kohn-Sham（KS）方程的引入，以及KS轨道在形式上与HF轨道的相似性，但强调其物理意义的差异。本章的核心内容在于交换-关联泛函的分类与选择，包括LDA（局域密度近似）、GGA（广义梯度近似）以及混合泛函等，并分析不同泛函的适用范围和计算精度。我们将提供如何选择合适泛函的指导原则，并讨论DFT在实际应用中的优缺点。 第四章：从头计算的基组 在进行从头计算时，选择合适的基组至关重要。本章将详细介绍原子轨道基组的概念，阐述高斯函数基组的构建方式。我们将深入讲解斯莱特-泰普函数（STF）与高斯泰普函数（GTF）的相互关系，并重点介绍最小基组、分裂价层基组（如STO-3G, 3-21G）以及极化基组（如6-31G, 6-311++G）的构造原理和使用场景。此外，还将讨论共振基组的概念及其在描述π体系中的作用。本章旨在帮助读者理解不同基组的特性，并根据具体问题做出明智的基组选择，以平衡计算精度与效率。 第五章：分子结构和性质的计算 本章将把前几章介绍的理论方法应用于实际的分子结构优化和性质计算。我们将详细阐述几何优化的原理，包括梯度法和牛顿-拉夫森法等优化算法，以及能量最小化与力场最小化的区别。随后，我们将讨论如何利用量子化学计算预测分子光谱性质（如红外、紫外-可见吸收光谱）的解析，以及偶极矩、极化率等电学性质的计算。此外，本章还将介绍反应能垒、活化能等化学反应动力学相关性质的预测方法。 第六章：激发态的计算 理解分子的激发态对于解释光化学过程、荧光、磷光等现象至关重要。本章将介绍计算激发态的常用方法，包括时间无关密度泛函理论（TD-DFT），详细阐述其在计算吸收光谱和激发态性质方面的优势。此外，还将介绍半经验方法在激发态计算中的应用，以及量子化学软件中常用激发态计算模块的特点。 本书特点： 理论严谨性： 深入剖析各种量子化学方法的数学推导和物理内涵，力求概念清晰，逻辑连贯。 方法全面性： 涵盖了量子化学中最核心的从头计算方法，为读者提供了解决各类分子问题的有力工具。 计算导向性： 紧密结合实际计算需求，详细介绍基组选择、结构优化和性质预测等关键环节。 循序渐进： 从基本概念出发，逐步引入更复杂的理论，确保读者能够逐步掌握。 本书适合作为高等院校化学、物理、材料科学等相关专业本科生及研究生的教材或参考书，也适用于从事计算化学研究的科研人员。通过学习本书，读者将能够深入理解量子化学的精髓，并能独立运用各种计算方法解决实际科学问题。

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很可惜介绍这本中册已经很难买到了。只剩下上册和下册还在印刷出版。其实如果从介绍从头算原理而言，这本中册才是精华。 看过这套丛书的上册和下册，严谨的数学推导让人肃然起敬。有些书的数学推导，细节不够详细，思路不够连贯，甚至从网上随便就可以搜到。但是徐院士的推导...

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总而言之，这部中册以其独特的叙事节奏和百科全书式的广度，成功地架起了一座连接基础物理与尖端计算化学之间的坚实桥梁。它的文本既有学术的严谨性，又饱含着对学科热情的感染力。我特别欣赏作者在不同理论框架之间穿梭时所展现出的驾驭能力，从基础的变分原理到高级的密度泛函理论（DFT）的哲学基础，都得到了恰如其分的阐述。这本书的价值不仅仅在于它所包含的知识点数量，更在于它提供了一个思考量子化学问题的完整思维框架。它鼓励读者去批判性地评估每一种计算方法的优缺点，而不是盲目地相信某一种“万能药”的存在。对于任何想要深入理解现代材料设计、药物发现等领域中计算化学应用的专业人士而言，这本书都是一本不可多得的参考书，它提供的理论深度和实践指导价值，足以让你反复咀嚼，每次重读都能有新的体悟。

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我最近一直在寻找一本能够连接理论与实际应用的计算化学书籍，而这本中册的某些章节简直是为我量身定做。它在深入探讨了从头算（ab initio）方法的同时，非常注重实际操作层面的细节。不同于那些纯粹侧重数学推导的教科书，这里的文字充满了“工程师”的气息。比如，书中对基组的选择、收敛判据的设定，以及如何解读计算结果中的能量梯度和力矩阵，都有着非常详尽的讨论。这些内容在传统的纯理论教材中往往一笔带过，但在实际的科研工作中，这些细节往往决定了计算的成败和结果的可靠性。特别是关于分子积分的数值计算部分，作者提供了一些非常实用的见解，让我理解了为什么某些算法在大型体系中效率更高。阅读这些部分时，我感觉自己仿佛坐在一个资深计算化学家的身旁，听他分享多年的实践经验。这种“知其然，更知其所以然”的讲解，极大地提升了我将理论知识转化为实际计算能力的信心。它不仅仅是知识的传授，更是一种技能的培养。

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这本《量子化学：从基础到计算实践》系列中的中册，实在是一本令人爱不释手的力作。我原本对量子化学这个领域抱有一种敬而远之的态度，觉得它充满了深奥的数学公式和晦涩的物理概念，像是一座难以逾越的高山。然而，这本书的叙述方式却如同经验丰富的向导，将我们一步步地引导入这片迷人的土地。作者并非简单地堆砌公式，而是将复杂的理论概念与直观的物理图像巧妙地结合起来。例如，在讲解电子结构理论时，他们并没有急于深入到复杂的哈密顿量求解，而是从氢原子最简单的薛定谔方程入手，通过清晰的步骤演示，让我们领略到电子是如何在原子核周围“安家落户”的。书中对各种近似方法的阐述，尤其是Hartree-Fock方法，被解释得深入浅出，每一个假设和每一步近似的引入都有详尽的物理或数学理由支撑。对于我这样的初学者来说，这种循序渐进的讲解方式至关重要，它建立了一种坚实的理论基础，让我不再惧怕面对更前沿的计算化学议题。这本书的魅力在于，它不仅告诉你“是什么”，更告诉你“为什么是这样”，这种探究精神和严谨的逻辑链条，是任何一本优秀教材所必须具备的。

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作为一本进阶的教材，该书对量子化学领域中一些核心难题的探讨深度令人印象深刻。它并没有止步于标准的电子结构方法，而是非常大胆和深入地触及了激发态理论和相关电子效应的计算。例如，对耦合簇（CC）方法及其在处理强关联体系时的挑战，作者进行了鞭辟入里的分析。不同于一些只停留在理论公式罗列的描述，书中探讨了如何通过引入各种修正项（如微扰理论的更高阶修正）来提升计算的精度和普适性。这种对前沿计算方法的坦诚介绍，让读者明白现代量子化学计算的局限性以及未来研究的方向。读完相关章节，我感觉自己对“精确计算”这个目标有了更深刻的认识——它不是一个静态的目标，而是一个不断迭代和优化的过程。这种引导读者思考计算化学边界的写作风格，非常适合那些希望在这一领域有所建树的进阶学习者。

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这本书的排版和图示设计，可以说是教科书中的典范。在处理涉及三维空间结构和复杂波函数对称性的内容时，清晰的图示是理解的生命线。该书在这方面做得极为出色，每一个关键的物理图像，无论是分子轨道、对称群操作，还是能量面扫描，都配有高质量、信息密度适中的插图。这些图示不是简单的装饰，而是理论的延伸和视觉化的辅助工具。我特别欣赏作者在引入群论概念时所采用的对比和类比手法，这使得原本抽象的对称性操作变得可以触摸、可以想象。很多其他书籍在处理这些几何概念时，往往依赖于冗长而复杂的文字描述，让人读完后仍然一头雾水，但这里的图文结合达到了极高的效率。此外，书中的字体选择、公式的编号和引用都保持着高度的专业性和一致性，阅读起来非常流畅，极大地减少了因版式混乱而产生的阅读疲劳。

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