【正文】 m 波粒二象性是否只有微觀物體才具有？ Question 2 Solution 上頁(yè) 下頁(yè) 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。 (a) (b) 電子通過(guò) A1箔 (a)和石墨 (b)的衍射圖 ● 微粒波動(dòng)性的近代證據(jù) —電子的波粒二象性 K V D M P ? 實(shí)驗(yàn)原理 燈光源 X射線管 電子源 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 微觀粒子電子： 17631 101010109 ??? m . skg, ~?????????????? ,1sm710 ,1sm610?????mh由 由于宏觀物體的波長(zhǎng)極短以致無(wú)法測(cè)量 ， 所以宏觀物體的波長(zhǎng)就難以察覺(jué) ， 主要表現(xiàn)為粒性 ， 服從經(jīng)典力學(xué)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。 錢(qián)幣的一面已被翻開(kāi)！ Einstein 的光子學(xué)說(shuō) 電子微粒性的實(shí)驗(yàn) Plank 的量子論 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 微粒的波動(dòng)性 德布羅依 1924 年說(shuō)： ● 德布羅依關(guān)系式 — 一個(gè)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(guò)去 ， 對(duì)光過(guò) 分強(qiáng)調(diào)波性而忽 視它的粒性；現(xiàn)在對(duì)電子是否存在另一種傾向 ， 即過(guò)分強(qiáng)調(diào)它的粒性而忽視它的波性 。s 1014 s1 = 1019 J E(紅光一個(gè)光子 ) = hν= 1034 J E(具有臨界頻率的一個(gè)光子 ) = 1034 J 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 鉀的臨界頻率 為 1014 s1, 試計(jì)算具 有這種頻率的一個(gè)光子的能量 。 愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的成功解釋最終使光的微粒性為人們所接受 。 普朗克提出了當(dāng)時(shí)物理學(xué)界一種 全新 的概念 , 但它只涉及光作用于物體時(shí)能量的傳遞過(guò)程 (即吸收或釋出 )。 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 。 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 1900年 , 普朗克 (Plank M) 提出著名的普朗克方程： E = hv 式中的 h 叫普朗克常量 ( Planck constant), 其值為 1034 J 可見(jiàn)光只不過(guò)是電 磁波的一種 。 由于原子毀滅的事實(shí)從未發(fā)生 , 將經(jīng)典物理學(xué)概念推到前所未有的尷尬境地 。 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 在對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋上 , 新模型的成功是顯而易見(jiàn)的 , 至少要點(diǎn)中的前三點(diǎn)是如此 。 與化學(xué)相關(guān)的某些亞原子粒子的性質(zhì) 名稱 符號(hào) 質(zhì)量 /u 電荷 /e 電子 質(zhì)子 中子 正電子 α 粒子 β 粒子 γ 光子 e– p n e+ α β γ 10–4 (氦原子的核 ) (原子核射出的 e) (原子核射出的電磁波 ) – 1 ＋ 1 0 10–4 ＋ 1 ＋ 2 – 1 0 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 夸克 名稱 下夸克 上夸克 奇夸克 粲夸克 底夸克 頂夸克 符號(hào) d u s c b t 電荷 1/3 +2/3 1/3 +2/3 1/3 +2/3 質(zhì)量 均為質(zhì)子的 1/100或 1/200 質(zhì)子的 200倍 發(fā)現(xiàn)年代 1974 1977 1995 某些最重要的夸克 根據(jù) 1961 年由蓋爾 曼 （ Gell MMann） 建立的新模型 ， 質(zhì)子和中子都是由更小的粒子夸克組成的 ， 但現(xiàn)有的理論還不能預(yù)言 (當(dāng)然更不用說(shuō)從實(shí)驗(yàn)上證明 )電子是可分的 。 亞原子粒子曾經(jīng)也叫 基本粒子 , 近些年越來(lái)越多的文獻(xiàn)就將其叫 粒子 。 當(dāng)今化學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)大致是： 由宏觀到微觀，由定性到定量，由穩(wěn)定態(tài)向亞穩(wěn)態(tài)，由經(jīng)驗(yàn)上升到理論并用理論指導(dǎo)實(shí)踐，開(kāi)創(chuàng)新的研究?；瘜W(xué)催化的問(wèn)題 。 5．會(huì)從原子的電子層結(jié)構(gòu)了解元素性質(zhì)，熟悉原子半 徑、電離能、電子親和能和電負(fù)性的周期性變化。 3．熟悉 s、 p、 d 原子軌道的形狀和方向。第 1 章 原子結(jié)構(gòu)和 元素周期表 Ch apter 1At omic Stru ctu re and the Perio dic Ta ble o f Elemen ts上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 1．初步了解原子核外電子運(yùn)動(dòng)的近代概念、原子能級(jí)、 波粒二象性、原子軌道和電子云概念。 2．了解四個(gè)量子數(shù)對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述，掌握 四個(gè)量子數(shù)的物理意義、取值范圍。 4．理解原子結(jié)構(gòu)近似能級(jí)圖，掌握原子核外電子排布 的一般規(guī)則和 s、 p、 d、 f 區(qū)元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 本章教學(xué)要求 上頁(yè) 下頁(yè) 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(dòng)力學(xué)模型 The wave mechanical model of the atomic structure 多電子原子軌道的能級(jí) 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(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 亞原子粒子 Subatomic particles 化學(xué)研究的對(duì)象 The object of chemical study 夸克 Quark 亞原子粒子（基本粒子） Subatomic particles ( elementary particles) 上頁(yè) 下頁(yè) 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(duì)象 哪些是關(guān)鍵性的問(wèn)題呢？ 化學(xué)反應(yīng)的性能問(wèn)題 。生命過(guò)程中的化學(xué)問(wèn)題。 上頁(yè) 下頁(yè) 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 。 迄今科學(xué)上發(fā)現(xiàn)的粒子已達(dá)數(shù)百種之多 。 上頁(yè) 下頁(yè) 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(dòng)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(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 經(jīng)典物理學(xué)概念面臨的窘境 Rutherford “太陽(yáng) 行星模型 ”的要點(diǎn)： 1. 所有原子都有一個(gè)核即原子核 (nucleus)； 2. 核的體積只占整個(gè)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(yáng)那樣繞核運(yùn)動(dòng) 。 根據(jù)當(dāng)時(shí)的物理學(xué)概念 , 帶電微粒在力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)總要產(chǎn)生電磁輻射并逐漸失去能量 , 運(yùn)動(dòng)著的電子軌道會(huì)越來(lái)越小 , 最終將與原子核相撞并導(dǎo)致原子毀滅 。 經(jīng)典物理學(xué)概念 面臨的窘境 ？ 會(huì) 不 會(huì)？！ 什么是上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 波的微粒性 ● 電磁波是通過(guò)空間傳播的能量 。 電磁波在有些情況下表現(xiàn)出連續(xù)波的性質(zhì)，另一些情況下則更像單個(gè)微粒的集合體，后一種性質(zhì)叫作波的微粒性。s。 即所謂的能量 量子化概念。 ● Plank 公式 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回