量子化学第1章数学准备

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1、《量子化学》(一）QuantumChemistry(PartA)2008年11月陈文凯博士福州大学化学化工学院福州大学理论化学与分子设计计算研究所1关于主讲人陈文凯，福州大学理论化学与分子设计计算研究所办公室/实验室：6号楼325房电话：0591-22866162传真：0591-87892522电子邮件：qc2008@fzu.edu.cn学习和工作经历2006.08－福州大学化学化工学院教授2001.09－2006.07 福州大学化学化工学院化学系 副教授2001.12－2004.06 福州大学化学学科博士后流动站从事博士后研究工作1997.0

2、4－2001.08 宁波大学（原宁波师范学院）化学系讲师，副教授1991.08－1997.07 中国科学院长春应用化学研究所，物理化学专业，理学博士学位1987.09－1991.07 浙江大学化学系，理学学士2关于量子化学量子化学是整个化学学科体系的基础，涉及较多基础理论知识，学习上有一定的难度。大家一起努力学习，共同进步3QuantumChemistryOpenaDoortoMolecularScience4QuantumChemistryWhatisQuantumChemistry?QuantumChemistryappliesquantu

3、mmechanicstosolveproblemsinchemistry.5关于经典物理学到19世纪末，经典物理学的主要支柱——牛顿力学和光学（包括电磁波理论），热力学取得了辉煌的成就。在巨大的成就灿烂光辉的眩惑下，原本对立的粒子概念和波概念，更被物理学家们将其普适化和绝对化了。与此同时，牛顿力学和波动力学的描述方法也被普适化和绝对化了。仿佛物理学所研究的全部对象，它们的性质真的非此即彼了。用爱因斯坦的话说就是：“上帝是不玩掷骰子的”。6关于经典物理学的局限性牛顿力学（包括后来建立的相对论力学）并未涉及物质的内部构造、物体的内禀性质，而只局限于

4、研究物体在其外在时空中的低速（高速）机械运动；光学（包括后来的电磁波理论）也并没有涉及光的产生和吸收、光和物质的相互作用，而只局限于研究光的传播。经典物理学，一旦超出原来的范畴，进入这些新领域，便呈现出了捉襟见肘和漏洞百出的状态。就在经典物理学处于颠峰状态的19世纪末，也已经发现了许多无法用经典物理学去理解的现象。比如，1896年贝克勒耳发现放射性、黑体辐射问题中出现的紫外灾难、光电效应等等。这些都是经典物理学晴朗天空边际的朵朵乌云，预示着暴风雨的即将来临。7实践是检验真理的唯一标准新的实验事实、新的实验现象永远是医治人们物理思想僵化的特效药方

5、；严密的逻辑思维是我们最可靠的工具。两者的恰当结合，才是正确指引物理学家前进的唯一灯塔，是肯定或扬弃一切理论的唯一裁判。其中，实验检验又是肯定或扬弃一切理论的最高和最后裁判。当今的量子理论已经发展成为庞大的理论群体。可以毫不夸张地说，量子理论是物理学家迄今建立的最宏伟的物理理论，它博大精深、包罗万象，小至夸克和胶子的量子色动力学，大至宇宙的量子创生理论，量子理论无所不在。量子理论已经取得了前所未见的巨大的辉煌成就。8对量子力学的建立和早期发展作出过贡献的物理学家（获得诺贝尔奖的大人物）(1)普朗克(M.Planck，1858－1947)由于1

6、900年提出能量子概念，为量子理论奠立基础而获得了1918年诺贝尔物理学奖。(2)爱因斯坦(A.Einstein，1879－1955)由于在数学物理方面的成就和发现光电效应规律而获得了1921年诺贝尔物理学奖。(3)玻尔(N.Bohr，1885－1962)由于研究原子结构和原子辐射以及1913年提出氢原子模型而获得了1922年诺贝尔物理学奖。(4)夫兰克(J.Franck,1882-1964)和(5)赫兹(G.L.Hertz,1887-1975)由于在1914年发现电子与原子碰撞时只能转给原子分离能量而获得了1925年诺贝尔物理学奖。(6)康普

7、顿(A.H.Compton，1892－1962)由于1923年发现光子与自由电子的非弹性散射作用即康普顿效应，而与在1911年发现一种观测带电粒子径迹的方法——威耳逊云室的威耳逊(C.T.R.Wilson，1869－1959)分享了1927年诺贝尔物理学奖。(7)德布罗意(L.V.deBroglie，1892－1987)由于1924年提出电子的波动性而获得了1929年诺贝尔物理学奖。(8)海森伯(W.K.Heisenberg，1901－1976)由于1925年创立量子力学的矩阵力学，1927年提出不确定关系而获得了1932年诺贝尔物理学奖。(9

8、)薛定谔(E.Schrodinger，1887－1961)由于1926年创立量子力学非相对论波动力学即薛定谔方程。(10)狄拉克(P.A.M.Dira