这种图称为Morse,它是一维谐振子的薛定谔方程解的加强版,在物化和谱学原理-红外中都有介绍。它是一种对于双原子分子间势能的简易解析模型。它对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(横坐标是原子的间距,无穷远即键断裂,最低点即测出的键长,量子化可以理解成是被距离限制在“键长值”附近了),对于分子振动的微细结构的具有良好的近似。
Morse势的数学表达如下
Morse势描述的成键和振动:由形状可知,当原子间距离很大时,原子相互之间可以自由移动。当原子互相接近到一定距离时,原子轨道发生重叠,使得原子相互吸引,当原子间距离很小时,核的排斥力占主要作用,使得原子被相互排开。图中能量最低的地方表示原子轨道重叠(稳定化)和核间排斥(减稳定化)两种效应达到平衡时的状态。Morse 势能函数的形状表明它是一个非简谐共振子。
最简单的振动能级模型是一维谐振子模型静态薛定谔方程的解
把最后一个总能量的表达式套入薛定谔方程的哈密顿算符,就有:
它对应一维谐振子,我们不需要知道怎么解这个方程,只要了解振动态能量和能级的关系是量子化的(能量E和正整数v相关):