结构化学的研究范围 ·结构化学的主要内容 ·结构化学的发展历程 结构化学的学习方法
绪 言 • 结构化学的研究范围 • 结构化学的主要内容 • 结构化学的发展历程 • 结构化学的学习方法
第一章量子力学基础知识 1.1微观粒子的运动特征 ☆经典物理学遇到了难题 19世纪末,物理学理论(经典物理学)已相当完善: ◆ Newton力学 ◆ Maxwe电磁场理论 ◆ Gibbs热力学 ◆ Boltzman统计物理学 上述理论可解释当时常见物理现象,但也发现了解释 不了的新现象
第一章 量子力学基础知识 1.1 微观粒子的运动特征 ☆ 经典物理学遇到了难题 19世纪末，物理学理论（经典物理学）已相当完善： ◆Newton力学 ◆Maxwell电磁场理论 ◆Gibbs热力学 ◆Boltzmann统计物理学 上述理论可解释当时常见物理现象，但也发现了解释 不了的新现象
1.黑体辐射与能量量子化 黑体:能全部吸收外来电磁波的物体。黑色物体或开一小孔的空心金属球近似于黑体。 黑体辐射:加热时,黑体能辐射出各种波长电磁波的现象。 ★经典理论与实验事实间的矛盾 经典电磁理论假定,黑体辐射是由黑体中带电粒子的振动发出的,按经典热力学和统 力学理论,计算所得的黑体辐射能量随波长变化的分布曲线,与实验所得曲线明显不符 按经典理论只能得出能量随波长单调变化的曲线: Wien(维恩)曲线 能 Rayleigh- Jeans把分子物理学中能量按自由度量 Rayleigh 均分原则用到电磁辐射上,按其公式计算所得结果 Jeans(瑞 在长波处比较接近实验曲线。 利一金斯) Wien假定辐射波长的分布与 Maxwe)分子速 曲线 度分布类似,计算结果在短波处与实验较接近。 经典理论无论如何也得不出这种 实验曲线 有极大值的曲线。 黑体辐射能量分布曲线波长
黑体：能全部吸收外来电磁波的物体。黑色物体或开一小孔的空心金属球近似于黑体。 黑体辐射：加热时，黑体能辐射出各种波长电磁波的现象。 ★经典理论与实验事实间的矛盾： 经典电磁理论假定，黑体辐射是由黑体中带电粒子的振动发出的，按经典热力学和统计 力学理论，计算所得的黑体辐射能量随波长变化的分布曲线，与实验所得曲线明显不符。 Wien（维恩）曲线 能 量 波长 实验曲线 RayleighJeans（瑞 利－金斯） 曲线 黑体辐射能量分布曲线 按经典理论只能得出能量随波长单调变化的曲线： Rayleigh-Jeans把分子物理学中能量按自由度 均分原则用到电磁辐射上，按其公式计算所得结果 在长波处比较接近实验曲线。 Wien假定辐射波长的分布与Maxwell分子速 度分布类似，计算结果在短波处与实验较接近。 经典理论无论如何也得不出这种 有极大值的曲线。 1. 黑体辐射与能量量子化
Planck能量量子化假设 1900年, Planck(普朗克)假定,黑体中原子或分子辐 射能量时作简谐振动,只能发射或吸收频率为v,能量为 e=hv的整数倍的电磁能,即振动频率为v的振子,发射的 能量只能是0hv,hv,2hv,…,nhv(n为整数) h称为 Planck常数,h=6.626×10-34Js 按 Planck假定,算出的辐射能E与实验观测到的黑体辐 射能非常吻合: 3C 2Th hv/kt ●能量量子化:黑体只能辐射频率为v,数值 为hv的整数倍的不连续的能量
Planck能量量子化假设 • 1900年，Planck（普朗克）假定，黑体中原子或分子辐 射能量时作简谐振动，只能发射或吸收频率为,能量为 =h的整数倍的电磁能，即振动频率为的振子，发射的 能量只能是0h，1h，2h，……，nh（n为整数）。 • h称为Planck常数，h＝6.626×10－34J•S • 按Planck假定，算出的辐射能E与实验观测到的黑体辐 射能非常吻合： ( ) 1 2 / 2 1 3 − = − h kT c h E e ●能量量子化：黑体只能辐射频率为，数值 为h的整数倍的不连续的能量
2.光电效应与光的波粒二象性 光电效应:光照射在金属表面,使金属发射出电子的现象。 1900年前后,许多实验已证实: ●照射光频率须超过某个最小频率v,金 光 电子 属才能发射出光电子; 金属 ●增加照射光强度,不能增加光电子的动 能,只能使光电子的数目增加; ●光电子动能随照射光频率的增加而增加。 经典理论不能解释光电效应: 经典理论认为,光波的能量与其强度 成正比,而与频率无关;只要光强足够, 任何频率的光都应产生光电效应;光电子 的动能随光强增加而增加,与光的频率无 关。这些推论与实验事实正好相反。 光电子动能与照射光频率的关系
2. 光电效应与光的波粒二象性 光电效应：光照射在金属表面，使金属发射出电子的现象。 金属 光 电子 Ek 0 0 光电子动能与照射光频率的关系 1900年前后，许多实验已证实： ●照射光频率须超过某个最小频率0，金 属才能发射出光电子； ●增加照射光强度，不能增加光电子的动 能，只能使光电子的数目增加； ●光电子动能随照射光频率的增加而增加。 经典理论不能解释光电效应： 经典理论认为，光波的能量与其强度 成正比，而与频率无关；只要光强足够， 任何频率的光都应产生光电效应；光电子 的动能随光强增加而增加，与光的频率无 关。这些推论与实验事实正好相反