分子对称性与群论初步

《分子对称性与群论初步》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、4.1对称性概念4.2分子的对称操作与对称元素4.2.1旋转与旋转轴4.2.2反映与镜面4.2.3反演与对称中心4.2.4旋转反映与映轴(旋转反演与反轴)4.3分子点群4.3.1单轴群4.3.2双面群4.3.3高阶群第4章目录4.3.4无旋转轴群4.3.5确定分子点群的流程图4.4分子对称性与偶极矩、旋光性的关系4.4.1分子对称性与偶极矩4.4.2分子对称性与旋光性4.5群的表示与应用初步4.5.1群的概念4.5.2相似变换与共轭类4.5.3群的表示与特征标4.5.4群论在化学中的应用实例判天地之美——庄子析万物之理对称是自然界中普遍存在的一种性质,因而常常被

2、认为是最平凡、最简单的现象。然而,对称又具有最深刻的意义。科学家、艺术家、哲学家从各种角度研究和赞美对称，“完美的对称”、“可怕的对称”、“神秘的对称”，这些说法都表明了对称性在人类心灵中引起的震撼。对称性与化学有什么关系？对称性如何支配着物质世界的运动规律？在本章中，我们将涉足这一领域，由浅入深地讨论一些化学中的对称性问题。在所有智慧的追求中，很难找到其他例子能够在深刻的普遍性与优美简洁性方面与对称性原理相比。——李政道对称在科学界开始产生重要的影响始于19世纪。发展到近代，我们已经知道这个观念是晶体学、分子学、原子学、原子核物理学、化学、粒子物理学等现代科学

3、的中心观念。近年来，对称更变成了决定物质间相互作用的中心思想（所谓相互作用，是物理学的一个术语，意思就是力量，质点跟质点之间之力量）。——杨振宁生物界的对称性自然规律的对称性分子轨道对称性守恒原理Pauli原理：微观体系的完全波函数在任意两粒子交换空间坐标,也交换自旋坐标时，对于玻色子体系是对称的，而对于费米子体系是反对称的。例如,He原子的Slater行列式表现出反对称性。Maxwell方程：Maxwell方程的原始形式包含20个方程。利用其中的对称性以后，可以按矢量形式写成4个方程：电荷对称:一组带电粒子极性互换,其相互作用不变(但在弱相互作用下这种对称被部

4、分破坏)。同位旋对称:质子与中子属性互换,物质强相互作用不变(但在电磁和弱相互作用下这种对称被破坏)。粒子与反粒子:所有的微观粒子，都存在着反粒子，它们的质量、寿命、自旋、同位旋相同，而电荷、重子数、轻子数、奇异数等量子数的符号相反。粒子与反粒子是两种不同的粒子（某些中性玻色子与其反粒子相同）。e+e-时间与空间的对称:狭义相对论质量与能量的对称:狭义相对论E=mc2CPT定理:在CPT联合反演变换下,即:C电荷变号(粒子反粒子)P镜像反射(左右)T时间反演(过去未来)所有物理规律都是严格对称的.理论物理学家尝试量子理论与相对论结合的过程中，有些迹象表明C

5、PT对称性要被破坏。2006.6.9出版的PhysicalReviewLetters报道了用宇宙大爆炸遗留的微波背景辐射测量数据检验CPT是否被破坏的新方法。北京国家天文台的BoFeng及其同事仔细分析最新测量结果，显示CPT有很小破坏但并不显著，也可能是统计涨落造成，尚不能判定CPT不守恒。建筑艺术中的对称性工艺美术中的对称性唐代刻花莲瓣金碗唐代刻花莲瓣金碗音乐中的对称性--双声部乐谱文学中的对称性——回文香莲碧水动风凉水动风凉夏日长长日夏凉风动水凉风动水碧莲香文学中的对称性——回文将这首诗从头朗诵到尾,再反过来从尾到头去朗诵,分别都是一首绝妙好诗。它们可以合

6、成一首“对称性”的诗，其中每一半相当于一首“手性”诗.悠悠绿水傍林偎日落观山四望回幽林古寺孤明月冷井寒泉碧映台鸥飞满浦渔舟泛鹤伴闲亭仙客来游径踏花烟上走流溪远棹一篷开开篷一棹远溪流走上烟花踏径游来客仙亭闲伴鹤泛舟渔浦满飞鸥台映碧泉寒井冷月明孤寺古林幽回望四山观落日偎林傍水绿悠悠对称操作：不改变图形中任何两点的距离而能使图形复原的操作叫做对称操作；对称元素：对称操作据以进行的几何要素叫做对称元素；对称图形:能被一个以上的对称操作（其中包括不动操作)复原的图形叫做对称图形。对称元素:旋转轴对称操作:旋转分子中的对称操作共有四类，与此相应的对称元素也有四类。它们的符号

7、差别仅仅是对称操作符号头顶上多一个Λ形的抑扬符^，就像算符那样。在不会引起误解的场合，抑扬符^常常省略。本章绝大多数分子图片上都有超级链接。放映幻灯片时,鼠标移到按钮上出现小手图标,单击即可打开3D分子模型。由于链接很太多,以下不再一一提示。打开分子模型后的操作:鼠标左键:任意翻转鼠标右键:平移Shift+鼠标左键:缩放Shift+鼠标右键:绕垂直于屏幕的轴旋转请读者注意:分子中若存在一条轴线，绕此轴旋转一定角度能使分子复原，就称此轴为旋转轴。能使分子复原的最小旋转角（0o除外）称为基转角α，旋转一周复原的次数称为旋转轴的轴次n，显然，n=360o/α。旋转轴

8、的符号为Cn。旋转是一类