《结构化学复习》PPT课件.ppt

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1、1.1微观粒子的运动特征第一章量子力学基础知识1、黑体辐射和能量量子化普朗克能量量子化假设：(1)黑体是由许多振子组成，黑体中的原子或分子辐射能量时作简谐振动；(2)每个谐振子它只能发射或吸收频率为υ，数值为ε=hυ的整数倍的电磁波。结论：黑体辐射频率为υ的能量，其数值是不连续的，只能为整数倍，称为能量量子化。2、光电效应和光子学说产生光电效应的几个实验事实：①临阈频率的存在；②光照射强度大小不影响光电子动能；③光电子动能随光照射频率增加而增加。Einstein光子学说内容：①光是一束光子流，每种频率的光的能量都有一个最小单位，称为光子，光子能量与光子频率成正比：ε=hυ②光子的质量为

2、m=hυ/c2（按质能联系定律ε=mc2）。③光子具有一定的动量p=mc=hυ/c=h/λ④光子的强度取决于单位体积内光子的数目即光子密度。解释光电效应（多年经典力学的光波受到冲击）：hυ=W+Ek=hυ0+1/2mv2W：脱出功Ek：动能ε和p是粒的概念，υ和λ是波的概念，通过h联系起来。只有把光看成是由光子组成的光束才能理解光电效应，而只有把光看成波才能解释光的衍射和干涉现象。光表现为波粒二象性3、实物微粒的波粒二象性实物微粒也符合E=hυp=h/λ德布罗意关系式:λ=h/p=h/mc这种德布罗意波与光波的主要差别:1、光子的c既是光的传播速度，又是光子的运动速度。实物粒子λ=u/

3、υ,u是德布罗意波传播速度（相速度），它不等于粒子的运动速度v(群速度）。可推导出:v=2u2、光子：p=mc，E=pc=p2/2m实物粒子：p=mv,E=p2/2m=pv电子衍射行为（德布罗依波的统计解释）：电子衍射不是电子之间相互作用的结果，而是电子本身运动所固有的规律。电子的波性是和微粒行为的统计性联系在一起的，对大量粒子而言，衍射强度（波的强度）大的地方，粒子出现的数目就多，衍射强度小的地方，粒子出现的数目就少。对一个粒子而言，通过晶体到达底片的位置不能准确预测。实物微粒波的物理意义与机械波和电磁波不同，机械波是介质质点的振动，电磁波是电场和磁场的振动在空间传播的波，而实物微粒

4、波的本质正有待阐明，实物微粒的强度反映粒子出现概率的大小，称概率波。4、不确定度关系△x△px≥h表明具有波性的粒子，不能同时有确定的坐标和动量，当它的某个坐标确定得愈精确，其相应的动量就愈不确定，反之奕然。同样可推出：△y△py≥h;△z△pz≥h;△E△t≥h/4π1、宏观物体同时具有确定的坐标和动量，用牛顿力学描述；微观粒子没有同时确定的坐标和动量用量子力学描述。2、宏观物体有连续可测的运动轨道，可跟踪各个物体的运动轨迹加以分辨；微观粒子具有概率分布的特性，不可能分辨出各个粒子轨迹。3、宏观物体可处任意的能量状态，体系的能量可以为任意、连续变化的数值；微观粒子只能处于某些确定的能

5、量状态，是分立、即量子化的。4、不确定度关系对宏观物体无实际意义；微观粒子遵循不确定度关系。纳米粒子为介观粒子微观粒子和宏观粒子的特性比较：1.2量子力学基本假设假设1:任何微观体系的运动状态都可以用一个波函数Ψ(x,y,z,t)来描述，体系在时间t出现在空间某点(x,y,z)附近的几率与波函数的绝对值平方(

6、Ψ(x,y,z,t)

7、2)成正比。假设Ⅱ:算符，一个微观体系的每个可观测的物理量，都对应着一个线性自轭算符。假设Ⅲ:本征态、本征值和Schrǒdinger方程假设Ⅳ：若ψ1ψ2ψ3·······为某一微观体系的可能状态，则它们的线性组合所得的ψ也是该体系可能存在的状态。假设Ⅴ：在

8、同一原子轨道或分子轨道上，最多只能容纳两个电子，这两个电子的自旋状态必须相反。1.3量子力学的简单应用箱中粒子Schrǒdinger方程及其解一维粒子波函数三维粒子波函数⑴根据体系物理条件，写出势能函数，H算符及Schrǒdinger方程⑵解Schrǒdinger方程，根据合格条件求得Ψn和En。⑶描绘Ψn,Ψn2等的图形，讨论它们的分布特点。⑷求各个对应状态的各物理量的数值，了解体系的性质。⑸联系实际问题，对所得结果加以应用。用量子力学处理微观物体的一般步骤⑵能量是量子化的；（能量是连续的）⑴一维势箱中粒子可获得能量值及相应波函数;⑶能量最小值为零点能（基态，零点能效应），都为大于零

9、的值；（可等于零）⑷箱内各处粒子的概念密度不均匀；（箱内所有位置都一样）⑸箱内粒子呈现波性，可正、负、零，Ψ=0的点为节点；（无节点的概念）微观粒子存在的五个特性（量子效应）本章可能的问题1、用实例解释量子力学基本假设中态叠加原理。2、解释光电效应中临阈频率的存在？3、说明量子力学的有关问题。第二章原子的结构和性质2.1单电子原子的Schrödinger方程及其解2.1.1单电子原子Sch.方程2.1.2变数分离法2.1.3Φ方程的解2.2量子