《量子力学基础知识》PPT课件

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1、结构化学主讲教师：顾勇冰丽水学院化学与生命科学学院课程内容简介：1.量子化学：2.晶体学：量子力学基础——量子力学假设、波动方程（shrodinger方程）、简单应用（势箱粒子）原子的结构——球极坐标系、单电子原子、多电子原子结构、角动量耦合（光谱项）分子的结构——氢分子离子、氢分子、分子轨道理论和共价键理论、多原子分子（有机共轭分子HMO方法，配合物分子轨道理论）晶体学基础——点阵、晶胞、晶系、晶体结构的测定x射线衍射金属晶体——密堆积理论、离子晶体——晶格能、典型离子晶体的结构如何学习结构化学？1.具备必要的高等数学知识；高等数学固然比较难，但不必过分畏惧，对学习中用到的高数知识稍

2、作复习，理解即可；2.结合无机化学、有机化学知识，尝试用结构化学理论解释无机化学、有机化学实验现象，经常地温故而知新，不亦乐乎；3.晶体学部分，充分发挥空间想象力，增强空间立体感，构建晶体模型，帮助理解和掌握；4.必要的课堂笔记和练习……学习参考书：1.周公度,段连运.2002.结构化学基础（第三版）.北京：北京大学出版社.2.赵成大,潘道凯,郑载兴.2002,4.物质结构（第二版）.北京：高等教育出版社.3.周公度,段连运.1997.结构化学习题解析（第三版）.北京：北京大学出版社.4.徐光宪,黎乐民.1999.量子化学（上册）.北京：科学出版社.1.量子力学的诞生三个实验、物质波、

3、测不准关系2.量子力学的基本假设状态波函数、力学量算符、Schrodinger方程、态叠加原理、Pauli不相容原理3.量子力学的简单应用一维势箱的自由离子、三维势箱自由离子、Π电子体系的光谱跃迁第一章量子力学基础19世纪末，经典物理学已经形成一个相当完善的体系，当时物理学家很自豪地说，物理学的问题基本解决了，一般的物理都可以从以上某一学说获得解释。机械力学——牛顿三大定律，热力学——吉布斯理论，电磁学——麦克斯韦方程统一解释电、磁、光等现象，统计——玻耳兹曼的统计力学。唯独有几个物理实验还没找到解释的途径，而恰恰是这几个实验为我们打开了一扇通向微观世界的大门。一、19世纪末的物理学1

4、.1量子力学的诞生电子、原子、分子和光子等微观粒子，具有波粒二象性的运动特征。这一特征体现在以下的现象中，而这些现象均不能用经典物理理论来解释，由此人们提出了量子力学理论，这一理论就是本课程的一个重要基础。黑体是一种能全部吸收照射到它上面的各种波长辐射的物体。带有一微孔的空心金属球，非常接近于黑体，进入金属球小孔的辐射，经过多次吸收、反射、使射入的辐射实际上全部被吸收。当空腔受热时，空腔壁会发出辐射，极小部分通过小孔逸出。黑体是理想的吸收体，也是理想的发射体。二、三个重要实验1.黑体辐射和能量量子化一个吸收全部入射线的表面称为黑体表面。一个带小孔的空腔可视为黑体表面。它几乎完全吸收入射

5、幅射。通过小孔进去的光线碰到内表面时部分吸收，部分漫反射，反射光线再次被部分吸收和部分漫反射……，只有很小部分入射光有机会再从小孔中出来。如图1－1所示图1－2表示在四种不同的温度下，黑体单位面积单位波长间隔上发射的功率曲线。十九世纪末，科学家们对黑体辐射实验进行了仔细测量，发现辐射强度对腔壁温度T的依赖关系。但是为了得到这个公式，必须做出违背经典物理学的量子化假设，即：粒子能量必须是h的整数倍，=nh，是辐射频率，h为普朗克常数(h=6.626×10-34J·s)，由图中不同温度的曲线可见，随温度增加，Eν增大，且其极大值向高频移动。1900年Plank提出了黑体辐射的能量量

6、子化公式:PlankPlank量子化假设使他成为量子理论的奠基者，在物理学发展史上具有划时代的意义。著名科学家爱因斯坦接受并补充了这一理论，以此发展自己的相对论，波尔也曾用这一理论解释原子结构。1918年普朗克获得诺贝尔物理奖。2.光电效应和光子学说图1-3光电效应示意图(光源打开后,电流表指针偏转)光电效应是光照在金属表面上，金属发射出电子的现象。根据光波的经典图像，波的能量与它的强度成正比，而与频率无关，因此只要有足够的强度，任何频率的光都能产生光电效应，而电子的动能将随光强的增加而增加，与光的频率无关，这些经典物理学的推测与实验事实不符。光电效应现象：1.只有当照射光的频率超过某

7、个最小频率（即临阈频率）时，金属才能发射光电子，不同金属的临阈频率不同。2.随着光强的增加，发射的电子数也增加，但不影响光电子的动能。3.光的频率增加，光电子的动能也随之增加。(2).光子不但有能量，还有质量(m)，但光子的静止质量为零。按相对论的质能联系定律,ε=mc2,光子的质量为m=h／c2不同频率的光子有不同的质量。1905年，Einstein借鉴Plank量子化假设，提出光子学说，解释了光电效应。(1).光是一束光子流，每一种频率的