The Chemistry Maths Book, Second Edition

(Grace) #1

358 Chapter 12Second-order differential equations. Constant coefficients


EXAMPLE 12.11Show that the functions ψ


1

and ψ


2

satisfy the orthogonality


condition (12.70).


We have


and this is zero becausee


2

π
i

1 = 1 1.


0 Exercise 27


The functions (12.69) can be interpreted as representating clockwise rotation of the


particle whenn 1 > 10 and anticlockwise rotation whenn 1 < 10 (see Section 8.6 for the


rigid rotor). They are complex functions when n 1 ≠ 10 , and for some purposes it is more


convenient to have solutions of the Schrödinger equation that are real functions.


The convention is to use the trigonometric functions obtained by means of Euler’s


formula. We have


and the combinations


(12.71)


are the alternative orthonormal set. The symmetries of these functions are illustrated


in Figure 12.8.


We note that these symmetries are also the symmetries around the molecular axis


of the molecular orbitals of a linear molecule, withn 1 = 10 for σ-orbitals,n 1 = 1 ± 1 for


π-orbitals, n 1 = 1 ± 2 forδ-orbitals, and so on. They are also the symmetries of the


normal modes of vibration of a circular drum.


0 Exercise 28


1


2


1


2


1


2


1


2


()cos ()sinψψ θθψψ


nn nn

n


i


+= , −= n


−−

ππ


ψ θθθ


±


n

() (cosninsin )


1


2 π


==−


















1


2


11


2


1


0

2

2

ππ


π

π

i


e


i


e


iiθ

ZZZ


0

2

12

0

2

2

0

2

1


2


1


2


πππ

ππ


ψψθθθ θ


θθ

*( ) ( )deed


ii

==



eed



θ


.

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+










+








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....
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n=0


n=± 1 n=± 2


Figure 12.8

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