【正文】 ji? ? 1* ??? diii?i? j?? 假設 Ⅱ 對一個微觀體系的每個可觀測的力學量，都對應著一個線性厄米算符。 ? ⑶ 在 x=0處不連續(xù)，不合格。 ? 例如，下圖中 a是不連續(xù)函數， c是多值函數，d是發(fā)散函數，只有 b是有限、連續(xù)、單值函數。它代表某體系的粒子在點 體積 內的幾率。,( 222111 tzyxzyx? 111 , zyx222 , zyx t? 波函數的函數形式 ? 波函數的形式有多種，如各種實函數和復函數： ? 氫原子基態(tài)波函數為 ，是實函數。 ? 定態(tài)波函數 不含時間的波函數 稱為定態(tài)波函數。二十世紀二十年代，狄拉克，海森伯，薛定鍔在量子力學假設的基礎上構建了量子力學大廈。微觀粒子遵循不確定度關系。 海森伯 ? 五、微觀粒子和宏觀物體的差別 ? 宏觀物體具有確定的坐標和動量，可用牛頓力學描述；微觀粒子沒有確定的坐標和動量，需用量子力學描述。 hPx x ????△ △ x = b ? 在同一瞬時，由于衍射的緣故，電子動量的大小雖未變化，但動量的方向有了改變。 ? 電子單縫衍射邏輯實驗 入射電子 薄膜、狹縫 熒光屏 一個電子對應屏上一個亮點。實驗開始時，只能觀察到照象底片上一個個點，未形成衍射圖象，待到足夠長時間，通過粒子數目足夠多時，照片才能顯出衍射圖象，顯示出波動性來。 ? 湯姆遜電子衍射實驗 ? 將電子束加速到一定速度后通過一個狹縫，觀察到衍射圖像。s1的速度運動，經計算λ= 1029 m，觀察不到波動效應。 ? 實物粒子與光子比較 ? 描述實物粒子與光子運動規(guī)律的有關計算公式： ? 實物粒子 光子 ???? EE?hP??hP?mPE22? PcE ??hE ??hE ???u???c?mvP ? mcP ?? 比較上述兩者公式可見，其主要差別在于： ? ⑴ 光子 λ=c/ν， c既是光的傳播速度，又是光子的運動速度；實物粒子 λ=u/ν， u是德布羅意波的傳播速度，它不等于粒子的運動速度 υ。 德布羅意 （ Louis Victor de Broglie ， 1892 1987 ） 法國物理學 家。 ? de Broglie假設的內容 ? 實物粒子也同光子一樣具有波粒二像性，適用于光子的兩個等式 E = hν， p= h/λ ? 同樣適用于實物粒子。 ? ② 氫原子能量 E ? 其中 0a2222040202020228848421nRnhmererereremvE???????????????????eVhmeR 8 2204???? ③ 波數公式推導 ? Bohr模型對于單電子原子在多方面應用得很有成效，對堿金屬原子也近似適用。 ? ② 原子從一個定態(tài)躍遷到另一個定態(tài)時才輻射或吸收能量。巴耳麥公式可寫為： ? 大于 ， 與 為正整數。 ? 當 ＞ 時，從金屬中發(fā)射的電子具 ? 有一定的動能，它隨的增加而增加，與光強有關。電子吸收的能量，一部分用于克服金屬對它的束縛力，其余部分則表現為光電子的動能。按相對論的質能聯系定律 ，光子的質量為 ，所以 ? 不同頻率的光子有不同的質量。 ? ⑷ 愛因斯坦 “ 光子學說 ” ? 根據光波的經典圖像，波的能量與它的強度成正比，而與頻率無關，因此只要有足夠的強度，任何頻率的光都能產生光電效應，而電子的能動將隨光強的增加而增加，與光的頻率無關，這些經典物理學的推測與實驗事實不符。 ? ②隨著光強的增加，發(fā)射的電子數也增加，但不影響光電子的動能。量子假說使普朗克獲得 1918年諾貝爾物理獎。 ? 黑體輻射頻率為 ν的能量，其數值是不連續(xù)的，只能是 hv的整數倍即能量量子化。 ? 黑體輻射實驗結果 Wien（維恩）曲線 能量 波長 實驗曲線 RayleighJeans（瑞利－金斯）曲線 黑體輻射能量分布曲線 右圖表示 在四種不同的 溫度下，黑體 單位面積單位 波長間隔上發(fā) 射的功率曲 線。它幾乎完全 吸收入射幅射。它幾乎完全吸收入射幅射。 ? 黑體是理想的吸收體，也是理想的發(fā)射體。 ? ?江元生， 《 結構化學 》 ，高等教育出版社，1997年。 –評定成績辦法 : 總評成績 = 期末考 80% + 平時成績 20% –講授辦法：授課 + 自學 ? 考試方式：閉卷。 ? ?卡爾 (1918～ ) ? 美國物理化學家 50年代初豪普特曼與卡爾合作開發(fā)了應用 X射線衍射確定物質晶體結構的直接計算法，為分子晶體結構測定作出了開創(chuàng)性的貢獻，于 1985年獲獎。 ? ? (1910～ 1994) ? 英國女化學家 1933至 1956年用 X射線衍射法測定了膽固醇、維生素 B1青霉素等生物化學物質的分子結構。于 1930年獲獎。結構化學還為我們分析化學物質的性質并進而進行人工合成打下基礎。 ? 研究對象 ? 結構化學是研究原子、分子和晶體的微觀結構，研究原子和分子運動規(guī)律，研究物質的結構和性能關系的科學。 ? 結構化學的作用 ? ★ 1998年諾貝爾化學獎獲得者 Kohn和Pople認為： “ 量子化學已經發(fā)展成為廣大化學家所使用的工具，將化學帶入一個新時代，在這個新時代里實驗和理論能夠共同協力探討分子體系的性質。 ? Nobel Prizes in structural chemistry ? ?維蘭德 (1877～ 1957) ? 德國化學家 1924年測定了膽酸及多種同類物質的化學結構，于 1927年獲獎。 ? ?德拜 (1884～ 1966) ? 美國物理化學家 1914年將 X射線衍射技術用于測定化合物晶體的分子結構。于 1964年獲獎。 ? 結構化學學習方法 ? ⑴ 3+2+1原則 –3種理論：量子理論，化學鍵理論，點陣理論 –3種結構：原子結構，分子結構，晶體結構 –3個基礎：量子化學基礎，對稱性原理基礎，結晶化學基礎 –2個因素：電子因素，空間因素 –1條主線：結構決定性能，性能反映結構 ? ⑵ 理解為主，記憶為輔（預習 復習 總結 ) ? ⑶ 具體方法 ? 認真做好課堂筆記，為掌握知識奠定基礎。 ? 教材和參考書目 ? ?周公度、段連運： 《 結構化學基礎 》 ，北京大學出版社， 2020年，第四版。 ? 第一章 量子化學基礎知識 ? 第一節(jié) 微觀粒子的運動特征 ? 一、經典物理學遇到了難題 ? 19世紀末，物理學理論（經典物理學）已相當完善： ? ◆ Newton力學 ? ◆ Maxwell電磁場理論 ? ◆ Gibbs熱力學 ? ◆ Boltzmann統計物理學 ? 上述理論可解釋當時常見物理現象，但也發(fā)現了解釋不了的新現象 黑體輻射和能量量子化 ⑴ 黑體是一種能全部吸收照射到它上面的各種波長輻射的物體。 ⑵ 一個吸收全部入射線的表面稱為黑體表面。通過小孔進去的光線碰到內表面時部分吸收，部分漫反射，反射光線再次被部分吸收和部分漫反射 …… , 只有很小部分入射光有機會再從小孔中出來。通過小孔進去的光線碰到內表面 時部分吸收，部分漫反射，反射光線再次被部分 吸收和部分漫反射 …… ，只有很小部分入射光有 機會再從小孔中出來。十九世紀 末，科學家們 對黑體輻射實 驗進行了仔細 測量，發(fā)現輻 射強度對腔壁 溫度 T 的依賴 關系。 ? h為新的物理常數，后人稱為普朗克常數（ h= 1034J Plank The Nobel Prize in Physics 1918 for their theories, developed independently, concerning the course of chemical reactions Max Karl Ernst Ludwig Planck Germany Berlin University Berlin, Germany 1858 1947 普朗克 ? Planck能量量子化假設的提出，標志著量子理論的誕生。 ? ③增加光的頻率，光電子的動能也隨之增加。 ? 1905 Einstein將能量量子化應用于電磁波，提出了光子說。 ? ③光子具有一定的動量 P ?? h??2mc??2chm ???? hchmcP ???? ④ 光的強度取決于單位體積內光子的數目，即光子密度。 ? 式中 是電子逸出金屬所需要的最低能量，稱為脫出功，它等于 ， 是光電 ? 子的動能，它等于 。 ? “ 光子說 ” 表明 光不僅有波動性，且有微粒性，這就是光的波粒二象性思想。該公式可推廣到氫原子光譜的任意譜系。 ? ③ 處于定態(tài)中的原子軌道角動量一定是 的整數倍。但它竟不能解釋 He原子的光譜，更不必說較復雜的原子；也不能解釋單電子原子的精細光譜。 ? 其波長 λ=h/p=h/mυ。德布羅意提出的 物質波假設。 ? ⑵波長計算 光子： ? 實物粒子： 計算波長的公式只有一個，即 ? 對于自由粒子 ? 因為 ??hchE ??Ph??mvhPh ???mPmvTE2222??? mTh2??? 實物粒子具有波性實例 ? 實例 1： ? 運動速度為 106m ? 實例 2：電子的運動波長為 λ=h/mυ，它由外加電場電勢差 V（伏特）決定 eVmv ?221)(102 2 106 2 2919