第二章课件补充.ppt

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1、1-1氢原子光谱和玻尔理论(1)氢原子光谱太阳光或白炽灯发出的白光，通过玻璃三棱镜时，所含不同波长的光可折射成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等没有明显分界线的光谱，这类光谱称为连续光谱。原子（包括氢原子）得到能量（高温、通电）会发出单色光，经过棱镜分光得到线状光谱。即原子光谱属于不连续光谱。每种元素都有自己的特征线状光谱。氢原子光谱如图所示。四条谱线的波长、频率的关系式一并列出。氢原子光谱的特征：★不连续光谱，即线状光谱。★其频率具有一定的规律。Balmer经验公式：n=3,4,5,6第二章原子结构（2）玻尔理论1913年丹麦物理学家Bohr发表了原子结构理论的三点

2、假设：▲核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动，且不辐能量。▲通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最低—基态；原子得能量后，电子被激发到高能轨道上，原子处于激发态。▲从激发态回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。原子能级图8-3 氢原子光谱与氢原子能量RH为Rydberg常量，其值为2.179×l0-18JRH为Rydberg常量，其值为2.179×l0-18J当n1=1,n2=∞时，这就是氢原子的电能可见常数（ν）的意义是电离能除以Planck常量的商。借助于氢原子能量关系式可定出氢原子各能级的能量：1-2微观粒子的波粒二象性1924年，法国年轻

3、的物理学家L.deBroglie(1892—1987)指出，对于光的本质的研究，人们长期以来注重其波动性而忽略其粒子性；与其相反，对于实物粒子的研究中，人们过分重视其粒子性而忽略了其波动性。L.deBroglie从Einstein的质能联系公式E=mc2和光子的能量公式E=h的联立出发，进行推理：用P表示动量，则P=mc，故有公式式子的左侧动量P是表示粒子性的物理量，而右侧波长是表示波动性的物理量。二者通过公式联系起来。deBroglie认为具有动量P的微观粒子，其物质波的波长为，1927年，deBroglie的预言被电子衍射实验所证实，这种物质波称为de

4、Broglie波。研究微观粒子的运动时，不能忽略其波动性。微观粒子具有波粒二象性。感光屏幕薄晶体片衍射环纹电子枪电子束电子衍射实验示意图用电子枪发射高速电子通过薄晶体片射击感光荧屏，得到明暗相间的环纹，类似于光波的衍射环纹。1927年，德国人Heisenberg提出了测不准原理。该原理指出对于具有波粒二象性的微观粒子，不能同时测准其位置和动量。用x表示位置的测不准量，用P表示动量的测不准量，则有式中，h普朗克常数6.62610－34J·s，圆周率，m质量，v表示速度的测不准量。这两个式子表示了Heisenberg测不准原理。Heisenberg测不准原

5、理1-3波函数和原子轨道波函数的几何图象可以用来表示微观粒子活动的区域。1926年，奥地利物理学家薛定谔（Schodinger)提出一个方程，被命名为薛定谔方程。波函数就是通过解薛定谔方程得到的。薛定谔方程这是一个二阶偏微分方程式中波函数，E能量，V势能，m微粒的质量，圆周率，h普朗克常数偏微分符号二阶偏微分符号解二阶偏微分方程将会得到一个什么结果呢？确切说应为一组函数f(x)=x2+C，C为常数。这是解常微分方程，结果是一组单变量函数；偏微分方程的解则是一组多变量函数。如F(x，y，z)等。波函数就是一系列多变量函数，经常是三个变量的函数。我们解薛定

6、谔方程去求电子运动的波函数，什么是已知？已知条件是电子质量m和电子的势能V。解代数方程，其解是一个数：x+3=5解得x=2又已知f′(x)=2x，则f(x)=x2，我们采取坐标变换的方法来解决（或者说简化）这一问题。将三维直角坐标系变换成球坐标系。rOP的长度（0—）OP与z轴的夹角（0—）OP在xoy平面内的投影OP′与x轴的夹角（0—2）P为空间一点根据r，，的定义，有x=rsincosy=rsinsinz=rcosr2=x2+y2+z2将直角坐标三变量x，y，z变换成球坐标三变量r，，。yzxoPP′r（2）式即为薛定谔方程

7、在球坐标下的形式。经过坐标变换，三个变量不再同时出现在势能项中。将以上关系代入薛定谔方程（1）中，经过整理，得到：如果我们把坐标变换作为解薛定谔方程的第一步，那么变量分离则是第二步。解薛定谔方程（2）得到的波函数应是（r，，）。由薛定谔方程解出来的描述电子运动状态的波函数（有时是波函数的线性组合），在量子力学上叫做原子轨道。它可以表示核外电子的运动状态。解出每一个原子轨道，都同时解得一个特定的能量E与之相对应。对于氢原子来说式中z是原子序数，n是参数，eV是能量单位。在此，并不要求我们去解薛定谔方程，只要了解解薛定谔方程的一般思路即可。1-4几率密度和电子

8、云（1）电子云的概念假想