【正文】 14 61 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 物理量的確定值 若微觀體系粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 是某個(gè)物理量算符 的本征態(tài)，則在該狀態(tài) 時(shí)，力學(xué)量 有確定值，其值可由本征方程求得。 例 10 ?????? dAdA *** ?? ?? ?因?yàn)椋?????? dada ?? ?? ** )(左邊?????????dadadA??????****)()?(右邊因此， a=a* ，即 a 必為實(shí)數(shù)。 2022/7/14 51 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 例 8 dxxii *122*1 ])[( ????????? ????????? ??dxxidxP x 2*12*1 )(? ???????? ?? ?????????dxP x *12 )?( ??? ?????證明算符 為自軛算符。 2022/7/14 49 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 例 7 xA ?? 與 是否為可交換算符？ dxdB ??)()()(?? 39。 2022/7/14 47 二、 物理量和算符 假設(shè) Ⅱ ：對(duì)于微觀體系的每個(gè)可觀測(cè)的物理量都對(duì)應(yīng) 一 個(gè)線性自軛算符。 22222 ???? ??? ??? kcdcdcd ??????則 kc 12 ? kc1? 稱為歸一化系數(shù) ??k139。 關(guān)鍵 2022/7/14 44 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 波函數(shù)的性質(zhì) 常數(shù)）。 12 量子力學(xué)基本假設(shè) 一、 波函數(shù)和微觀粒子的狀態(tài) 假設(shè) Ⅰ ：任何一個(gè)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)總可以用 含時(shí)間和空間變量的函數(shù) —— 波函數(shù)來 描述。 結(jié)論 2022/7/14 39 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 例 4 原子中的電子被束縛在原子的范圍內(nèi) (1010 m),求其速度的不確定量，由此得出什么結(jié)論？ 16103134 ?????????????? msxmhv電子一般速度為 : 176 10~10 ?ms 故： 接近與 vv?電子的位置和速度不能同時(shí)確定，因此，原子中的電子具有波粒二象性，沒有經(jīng)典軌道。 (1) 宏觀粒子 mh， 所以 : (2) 微觀粒子， m與 h接近， 1????xvx 位 置和速度不能同時(shí)確定，沒有經(jīng)典軌道。 而實(shí)物微粒的波沒有這種直接的物理意義， 它的強(qiáng)度反映出粒子在空間不同區(qū)域出現(xiàn)幾率的大小。 2022/7/14 31 德布羅依波的統(tǒng)計(jì)解釋 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 1926年，玻恩（ Born）對(duì)實(shí)物微粒波進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)解釋。 mmvh 1063134107106 2 ??????????? 原子半徑在 1010m數(shù)量級(jí)， λ與原子大小相近，故波動(dòng)性不可忽略。s1， 試確定其德布羅依波長 。 如電子、質(zhì)子、中子、原子、分子等。 2022/7/14 24 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 波粒二象性聯(lián)系公式 ?? h??/hp ?粒子 波 相互作用 傳播過程 光是波性和粒性的統(tǒng)一體。 221 mvWh ??? 式中 W是電子脫離金屬所需要的最小能量，稱為電子的脫出功或逸出功。時(shí)，只有當(dāng)00??? ?2022/7/14 19 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) Einstein光子說 1 光是一束光子流，每一種頻率的光的能量都有一個(gè)最小單位，稱為光子，光子的能量與光子的頻率成正比，即： ?? h?h — Planck常數(shù) ? — 光子頻率 Einstein 2022/7/14 20 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 光子的強(qiáng)度取決于單位體積內(nèi)光子的數(shù)目，即光子的密度。 2022/7/14 18 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 二、 光電效應(yīng)和光子學(xué)說 金屬 光 電子 光電效應(yīng) — 光照射在金屬表面，使金屬發(fā)射出電子的現(xiàn)象。 但是在頻率接近紫外光時(shí)，理論計(jì)算值趨于無窮。 2022/7/14 13 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) T= 1 5 0 0 K T= 1 0 0 0 KE? ? E?： 能量密度 單位面積黑體輻射的能量。 緒 論 人工模擬生物固氮 合成氨反應(yīng) 2 2 33 H ( g ) 2 N ( g ) 2 N H ( g )??高溫、高壓 催化劑 2022/7/14 8 新藥的合成 緒 論 分子設(shè)計(jì)合成 藥理活性實(shí)驗(yàn) 分離提取 結(jié)構(gòu)測(cè)定 天然藥材 其中結(jié)構(gòu)測(cè)定和分子設(shè)計(jì)必須具有扎實(shí)的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)。 緒 論 2022/7/14 6 石墨的導(dǎo)電性改良 緒 論 石墨為層狀結(jié)構(gòu)， C采取 SP2雜化，同層內(nèi)為六角形結(jié)構(gòu)且在與分子平面垂直的 P軌道上各占一個(gè)電子，所以層內(nèi)導(dǎo)電性能好，層間導(dǎo)電性能差。 緒 論 2022/7/14 4 緒 論 三、學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的目的與意義 目 的 通過本課程的學(xué)習(xí) ,培養(yǎng) 學(xué)生用微觀結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)分析、解決化學(xué)問題的能力。2022/7/14 1 結(jié) 構(gòu) 化 學(xué) 湖南人文科技學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)系 吳超富 二○一 ○ 年 八 月 2022/7/14 2 緒 論 一、結(jié)構(gòu)化學(xué)研究的主要內(nèi)容 結(jié)構(gòu)化學(xué)是研究原子、分子、晶體的結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間關(guān)系的科學(xué)。 ? 結(jié)構(gòu)化學(xué)的特點(diǎn) 新概念多，數(shù)學(xué)推導(dǎo)多，系統(tǒng)性強(qiáng)。 根據(jù)結(jié)構(gòu)決定性能、性能反映結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系，使化學(xué)家有可能對(duì)新材料等進(jìn)行 “ 分子設(shè)計(jì) ” ?；瘜W(xué)工作者通過模擬固氮酶對(duì)氮的特殊催化作用，使氮活化轉(zhuǎn)化為氨。 11 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特征 經(jīng)典物理學(xué)能否用來描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 經(jīng)典物理學(xué) GibbsBoltzman 統(tǒng)計(jì)物理學(xué) Maxwell 電磁理論 Newton 力 學(xué) 2022/7/14 11 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的三個(gè)著名實(shí)驗(yàn) 氫原子光譜實(shí)驗(yàn) （ 1885年） 黑體輻射實(shí)驗(yàn) （ 1884年） 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) （ 1887年） 2022/7/14 12 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 一、 黑體輻射和能量量子化 黑體 —— 是指能夠完全吸收照射在其上面各種波長的光而無反射的物體。 2022/7/14 15 低頻時(shí)，瑞利 金斯曲線與實(shí)驗(yàn)曲線比較吻合；在高頻時(shí)，維恩曲線較吻合。 第一章 量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) ? Planck能量量子化假設(shè)的提出，標(biāo)志著量子理論的誕生； 1918年， Planck獲得的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。稱為該金屬的臨閾頻率才會(huì)產(chǎn)生光電子。根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能聯(lián)系公式： ?chm ?光子的質(zhì)量 m和動(dòng)量 P分別為： ?h