基础结构化学--2015复习提纲讲述.doc

《基础结构化学》 （*要求了解的内容，一般不出现在考试中） 第一章 量子力学基础 10%~12% 一．微观粒子的基本特征 1．量子，量子化，量子论 (1). Planck的能量子假设 能量子： ?0＝hν E=n* ?0 h为普朗克常数 量子化：对于微观粒子，某些物理量如能量，动量的变化不再是连续的，这些物理量有最小单位，称为量子。这些物理量则是量子的整数倍。这就是量子论。 量子假设看起来简单，它的提出具有划时代的意义。 在量子论中，能量的表达是和经典的电磁理论是完全不同的。与频率和量子数相关。 在经典的电磁理论下，与振幅相关。 光电效应最终合理的解释就直接地说明在微观世界中，与频率和量子数相关，而与振幅无关。 Einstein光子假设的提出正好解释光电效应实验现象。 (2). Einstein的光子假设 a)光子，，光的强度正比于单位内光子数(光子密度?)。 b)光电效应： (光子碰撞电子) 功函数： 电子的动能与光强度无关，与光子的频率成正比。 光电子动能的计算(包括光电离) 。 c)光子的波粒二象性，。(光子的粒子性) (3). Bohr的原子结构理论 定态假设：原子中的电子在某些特定的轨道上运动，电子有固定的能量，不辐射能量，处于稳定状态，也就是定态。 Bohr的原子结构理论不仅提到能量量子化，还进一步提出角动量也是量子化。 拉曼谱系(的电子跃迁导致的发射光谱) 2. 物质波 由Einstein光子学说，我们可得出光既具有波动性也具有粒子性，这两种特性并不矛盾。 在Einstein光子假设中，，就显示光具有波动性也具有粒子性。 德布罗意由类比法，提出物质也具有波动性。 实物粒子的波长 实物粒子具有波粒二象性，有时表现出粒子性，有时变为波动性。实际上微观粒子既不是经典粒子，也不是经典波。 3. 测不准原理 微观粒子的一个表现是测不准原理: 4. Pauli原理 一切微观粒子都有自旋运动。对于电子，在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。 5. 学习要求 (1) 量子，量子化的概念与物理意义，物质波动性的理解，测不准原理与物质波动性的关系。量子力学与经典力学的比较。 (2) 光电效应、光电离，物质波波长的计算。 (3) 习题 物质波波长、不确定性、光电效应、势阱进自由粒子的能级与跃迁能等计算。电子伏特能量： 二. 量子力学的基本假设 1. 五条基本假设的基本内容 量子力学的基本理论就是四条基本假设： (a) 任何微观系统的运动状态都可用波函数来描述。 (b) 对于微观系统（体系）的每一个可观测量的力学量，都对应着一个线性厄密（自厄）算符。在量子力学中，波函数是描述微观系统的数学形式，而算符则是表达力学量的数学工具。 波函数隐含了微观系统的一切可能的信息。需要通过对波函数进行某种运算才能求得微观系统得力学量。 (c) 若一力学量的算符作用于波函数等于常数a乘以原函数，即 则对于波函数所描述的状态是一稳定状态，称为本征态，力学量A有确定值a，常数a称为力学量算符的本征值，称为的本征函数。上式称为的本征方程。 (d) 微观粒子也具有波动性，波的叠加原理同样适用于微观粒子的运动。 (e) Pauli原理: 对称波函数与反对称波函数。 自旋运动：微观粒子都有自旋运动，自旋运动是粒子的本性，不仅电子有自旋运动，其他粒子也有如组成原子的质子和中子有自旋运动，光子、介子等也有自旋运动。 粒子的运动状态——完全波函数 Pauli不相容原理的两个推论 2 学习要求 (1)波函数的条件 波函数要是连续的，且它的一次微商业要求是连续的；单值有限；平方可积。 (2)正交归一的物理意义(波函数的正交归一，原子轨道，杂化轨道，分子轨道都是要满足正交归一，但是多电子波函数是单电子波函数的乘积，则波函数是正交的但不一定要求是归一化的) 正交意味在同一空间中，微观粒子不可能同时处于两个不同的运动状态，归一化意味着粒子在空间中出现的概率为1。 (3)叠加原理中的系数的含义 (4)薛定谔方程及其物理意义 本征方程，本征函数，本征值，本征态的含义 (5)常用力学算符的形式,动量算符，动能算符，势能算符，Hamiltonian算符。 (6) 力学量获得的方法 (本征方程—本征值，平均值) 3. 学习要求 电子的自旋运动，Pauli原理的两个推论。 三. 势阱中自由粒子的运动——初步运用量子力学方法 1.自由粒子的微观基本特征 (1). 自由粒子的运动状态具有多样性。 (2). 自