【正文】 = 1019 J Question 1 Solution 上頁 下頁 目錄 返回 另一面誰來翻開？ 波的微粒性 導(dǎo)致了人們對波的深層次認(rèn)識 ， 產(chǎn)生了討論波的微粒性概念為基礎(chǔ)的學(xué)科 ? 量子力學(xué)(quantum mechanics） 。 對紅光和黃光進行類似的計算 , 解釋金屬鉀在黃光作用下產(chǎn)生光電效應(yīng)而在紅光作用下卻不能 。 ● Plank 公式 上頁 下頁 目錄 返回 愛因斯坦認(rèn)為 , 入射光本身的能量也按普朗克方程量子化 , 并將這一份份數(shù)值為 1 hv 的能量叫光子(photons), 一束光線就是一束光子流 . 頻率一定的光子其能量都相同 , 光的強弱只表明光子的多少 , 而與每個光子的能量無關(guān) 。s。 經(jīng)典物理學(xué)概念 面臨的窘境 ？ 會 不 會？！ 什么是上頁 下頁 目錄 返回 波的微粒性 ● 電磁波是通過空間傳播的能量 。 上頁 下頁 目錄 返回 波粒二象性 — 賴以建立現(xiàn)代 模型的量子力 學(xué)概念 Wave particle duality — a fundamen tal concept of quantum mechanics 微粒的波動性 Wave — like particle 波的微粒性 Particle — like wave 經(jīng)典物理學(xué)概念面臨的窘境 An embarrassment of the concepts of the classical physics 上頁 下頁 目錄 返回 經(jīng)典物理學(xué)概念面臨的窘境 Rutherford “太陽 行星模型 ”的要點： 1. 所有原子都有一個核即原子核 (nucleus)； 2. 核的體積只占整個原子體積極小的一部分； 3. 原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在核上； 4. 電子像行星繞著太陽那樣繞核運動 。 上頁 下頁 目錄 返回 亞原子粒子 人們將組成原子的微粒叫 亞原子粒子 。 本章教學(xué)要求 上頁 下頁 目錄 返回 亞原子粒子 Subatomic particles 波粒二象性 — 賴以建立現(xiàn)代模型的量子力學(xué) 概念 Waveparticle duality — a fundamental concept of quantum mechanics 氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型 — 波爾模型 The quantum mechanical model of the structure of hydrogen atom — Bohr’s model 原子結(jié)構(gòu)的波動力學(xué)模型 The wave mechanical model of the atomic structure 多電子原子軌道的能級 Energy level in polyelectronic atoms 基態(tài)原子的核外電子排布 Groundstate electron configuration 元素周期表 The periodic table of elements 原子參數(shù) Atomic parameters 上頁 下頁 目錄 返回 亞原子粒子 Subatomic particles 化學(xué)研究的對象 The object of chemical study 夸克 Quark 亞原子粒子（基本粒子） Subatomic particles ( elementary particles) 上頁 下頁 目錄 返回 夸克 質(zhì)子 中子 原子核 電子 原子 (離子 ) 分子 微觀 （宇觀） 宇宙 單 質(zhì) 化合物 星體 宏觀 納 米 材 料 （介觀） 化學(xué)研究的對象 哪些是關(guān)鍵性的問題呢？ 化學(xué)反應(yīng)的性能問題 。 2．了解四個量子數(shù)對核外電子運動狀態(tài)的描述，掌握 四個量子數(shù)的物理意義、取值范圍。 3．熟悉 s、 p、 d 原子軌道的形狀和方向?；瘜W(xué)催化的問題 。 亞原子粒子曾經(jīng)也叫 基本粒子 , 近些年越來越多的文獻就將其叫 粒子 。 上頁 下頁 目錄 返回 在對粒子散射實驗結(jié)果的解釋上 , 新模型的成功是顯而易見的 , 至少要點中的前三點是如此 。 可見光只不過是電 磁波的一種 。 普朗克認(rèn)為 , 物體只能按 hv的整數(shù)倍 (例如 1hv, 2hv, 3hv等 )一份一份地吸收或釋出光能 , 而不可能是 hv, hv, hv等任何非整數(shù)倍 。 愛因斯坦對光電效應(yīng)的成功解釋最終使光的微粒性為人們所接受 。 E(具有臨界頻率的一個光子 ) = 1034 J 錢幣的一面已被翻開！ Einstein 的光子學(xué)說 電子微粒性的實驗 Plank 的量子論 上頁 下頁 目錄 返回 微粒的波動性 德布羅依 1924 年說： ● 德布羅依關(guān)系式 — 一個偉大思想的誕生 sJ106 2 //34 ?????hphmvh?h 為 Planck 常量 著名的德布羅依關(guān)系式 “ 過去 ， 對光過 分強調(diào)波性而忽 視它的粒性；現(xiàn)在對電子是否存在另一種傾向 ， 即過分強調(diào)它的粒性而忽視它的波性 。 宏觀物體子彈： m = 102 kg, ν = 103 m ? s1, λ = 1035 m 波粒二象性是否只有微觀物體才具有？ Question 2 Solution 上頁 下頁 目錄 返回 H+ H H D He 波爾以波的微粒性（即能量量子化概念）為基礎(chǔ)建立了氫原子模型。 上頁 下頁 目錄 返回 氫原子光譜由五組線系組成 , 任何一條譜線的波數(shù)(wave number)都滿足簡單的經(jīng)驗關(guān)系式 : ???????? ?? 222111~nnR?名字 n1 n2 Lyman 系 Balmer系 Paschen系 Brackett系 Pfund系 1 2 3 4 5 2, 3, 4,… 3, 4, 5,… 4, 5, 6,… 5, 6, 7,… 6, 7, 8,… 如：對于 Balmer線系的處理 12215 s)121( ??nvn = 3 紅 （ Hα） n = 4 青 （ Hβ ） n = 5 藍紫 （ Hγ ） n = 6 紫 （ Hδ ） 上頁 下頁 目錄 返回 常數(shù)R y d be r gnnnnnnhvE:R 11RJ11 s11H2221H222118122211534?????????????????????????????????上頁 下頁 目錄 返回 愛因斯坦的光子學(xué)說 普朗克的量子化學(xué)說 氫原子的光譜實驗 盧瑟福的有核模型 Bohr在 的基礎(chǔ)上，建 立了 Bohr理論 Bohr模型的建立Bohr model模型的建立波粒二象性 Boh r 模型的建立Bohr ’s m o de l模型的建立上頁 下頁 目錄 返回 玻爾模型認(rèn)為 , 電子只能在若干圓形的固定軌道上繞核運動 。 指除基態(tài)以外的其余定態(tài) . 各激發(fā)態(tài)的能量隨 n 值增大而增高 。 基態(tài) (ground state): n 值為 1 的定態(tài)。dinger equation and wave functions 上頁 下頁 目錄 返回 不確定原理和波動力學(xué)的軌道概 念 ● 重要暗示 ——不可能存在 Rutherford 和 Bohr 模型中 行星繞太陽那樣的電子軌道。 1, 177。 與 l = 2 對應(yīng)的軌道是 d 軌道 。 如 2s軌道的兩種表示法 中 ， (a)中原子核附近 (r = 0)電子概率最高 , 在離核某個距離處下降到零 , 概率為零的這個點叫 節(jié)點 。 ★ 有合理解的函數(shù)式叫做 波函數(shù) (Wave functions)。 例如 , 氫原子 1s軌道的 R(r) = 2er。 ★ 用同樣方法標(biāo)出其他射線上的點 ,然后將所有的點相 聯(lián) ,得沿 x 軸伸展的啞鈴形面 。 ★ Ψ2 的物理意義是概率密度 ， 微粒波的強度 (Ψ2 )表 達微粒在空間某點單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率 。 ★ 由 R (r)和 R 2 (r)得到彼此酷似的兩種徑向分布圖 ★ 由 Y(θ,φ)和 Y 2 (θ,φ)得到彼此酷似的兩種角度分布圖 ★ 由 4πr 2 R 2 (r) 得到的也是徑向分布圖 .注意 , 縱坐標(biāo) 4πr 2 R 2 表示概率 , 而不再是概率密度了 電子云角度分布圖Ang ular dist ributi on電子云角度分布圖上頁 下頁 目錄 返回 多電子原子軌道的能級 The energy level in poly electronical atom 鮑林近似能級圖 Portrayal of Pauling approximation energy