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配位场理论是晶体场理论和分子轨道方法相结合发展起来的,它与电子顺磁共振(EPR)理论一起,成为研究过渡金属离子晶体、稀土金属离子晶体的微观结构、光学、磁学等性质的重要工具。目前,理论上计算含过渡金属离子和稀土离子晶体的光谱和EPR参量有两种方法:分别是微扰法和完全对角化方法。微扰法是近似方法,只能求得近似值;完全对角化的方法是在一组点群对称基函的基础上,得到全部的哈密顿矩阵元,然后再对角化该哈密顿矩阵元,它可以精确地求解出光谱和EPR参量,同时求出对应于各个本征能量的本征矢。
前人研究大都集中在微扰理论的基础上,完全对角化的工作较少。因此,本文基于前人研究的基础,在配位场理论统一的框架下,推导了Cu2+(3d9)离子在D4h对称下晶场矩阵元及自旋一轨道耦合矩阵元,所涉及的晶场参量由点电荷模型的局部结构如键长、键角、对称性质等确定:并用等效哈密顿算符方法得到了自旋哈密顿参量g因子的完全对角化公式,给出了A因子公式。本文计算了D4h对称晶场下含Cu2+离子晶体NH4Cl:Cu2+、Cu6Si6O18·6H2O、CdCl2:Cu2+的光学和磁学性质,所得结果与实验符合,并与前人的研究进行对比,解释了实验事实。