A HF-módszer részletei a következôkben vázolhatók. A Y-függvényt egy determináns alakú modell-hullámfüggvénynyel közelitjük:
YHF = ![]() |
(3) |
ahol, miként alább kifejtjük, azoperátor
jelöli a determináns képzését a szorzatfüggvénybôl.
Adeterminánsalak meglepô lehet, de indoklása egyszerû.
Az elektronok mozgását – közelítésként
– egymástól függetlennek tekintve, a Y
függvény valószínûségi értelmezésébôl
következik a szorzatfüggvény, mely szerint az i-edik
elektront a ji függvény
jellemzi (az elektron "a ji-pályán
van"). A kvantummechanika szerint azonban az egyes elektronok nem különböztethetôek
meg, így nem jogos egy elektront egy adott pályához
rendelni. Ezért képezni kell mindazon szorzatokat, melyeket
úgy kapunk, hogy az elektronokat minden lehetséges módon
(az összes lehetséges "permutáció" szerint) rendeljük
a pályákhoz. Az így kapott igen nagyszámú
(n! - n faktoriális)
szorzatfüggvényt úgy
kell + és - elôjelekkel kombinálni, hogy az eredmény
egyben az ún. Pauli-elvet is kielégítse. Utóbbi
azt jelenti, hogy két elektron koordinátáinak felcserélésére
a hullámfüggvény elôjelet kell váltson.
Ezt a mûveletet jelöli szimbolikusan az "antiszimmetrizáló"
operátor. Az eredmény egy Slater-determináns, melyet
az alábbiak miatt Do-val is jelöltünk.
A (3)-beli függvénnyel (1)
alapján felírható az energia kifejezése.
Ezután a variációs elvet alkalmazva keressük
azokat a pályákat, melyek ezen modellen belül a "legjobb
(legmélyebb)" energiát adják. A variációs
elv ezen alkalmazása vezet a Hartree–Fock-egyenlethez:
![]() |
(4a) |
melyben a
Fock-operátor:
![]() |
(4b) |
Látjuk a HF-közelítés lényegét: a (2) szerinti általános sokelektronos problémához képest óriási egyszerûsödés, hogy (4) egy egy-elektron-egyenlet. Az elektron-elektron taszítást közvetlenül leíró 1/rij tag "eltûnt". Ezt helyettesíti közelítésképp a (4b)-ben megjelenô vHF, a Hartree–Fock-potenciál. Hangsúlyozandó, hogy utóbbi a ji pályáktól függ. Ezért a gyakorlatban a HF-módszer egy iterációs eljárás: alkalmas módon kezdeti pályákat választunk, majd ezekbôl (4) alapján új pályákat számítunk, s az eljárást addig ismételjük, míg két lépés között egy elôírt kritérium szerint a pályák már nem változnak. Az egyenletnek igen sok (elvben végtelen) megoldása van. Az elektronok sorra töltik be az alacsonyabb ei energiájú ji pályákat. A betöltött pályák fölött helyezkednek el az üres, "virtuális" pályák.