2015南开大学结构化学chap1.pptx

第一章： 量子力学基础 The Foundation of Quantum Mechanics;§1.1 旧量子论(The Old Quantum Theory);... The beauty and clearness of the dynamical theory, which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds. The first came into existence with the undulatory theory of light ... it involved the question 'How could the Earth move through an elastic solid, such as essentially is the luminiferous ether?' The second is the Maxwell-Boltzmann current doctrine regarding the partition of energy ... ; ①质量恒定，不随速度改变 ②物体的能量是连续变化 ③物体有确定的运动轨道 ④光现象只是一种波动 经典物理学的研究范围： 质量m >>原子分子 速度v <<光速;1.1.2 黑体辐射和能量量子化(Blackbody Radiation and Quantization of Energy);1896年维恩假设黑体辐射是由一些服从Maxwell速率分布的分子发射出来的，得到了辐射能量密度与波长的经验关系式： (维恩1911年获Nobel物理奖) ;1900年12月14日普朗克在柏林德国物理学会会议上提出 能量量子化假设;黑体辐射研究中理论发展过程;Hertz 1887年发现 问题:电子动能与光强度；仅当光的频率超过临阈值时，电子才会发射；入射光的频率超过阈值时，发射电子的动能与光的频率呈线性关系，与光强无关，光的强度只影响光电子的数量。 经典电磁理论无法解释 1905年Einstein用量子论解释 1916年密立根实验验证;1.1.4 氢光谱和玻尔理论 Bohr’s Theory for the Hydrogen Atom;玻尔1913年基于卢瑟福(Ernest Rutherford)提出的原子模型，综合Planck和Einstein的量子论，提出了关于原子结构的模型;旧量子论 依然假定微观粒子的位置和速度可以同时确定，即可以得到微观粒子运动的轨迹 量子化的提出带有明显的人为性质，没有在本质上解释 没有注意到大量微粒所具有的波动性特征 旧量子论很快就被量子力学所取代;§1.2 实物微粒的波粒二象性 (Wave-Particle Duality of Matter);2. 爱因斯坦的光子学说(粒性) E=h? 1905年 p=h/? 1917年 光与实物微粒相互作用过程中粒性突出 3. 光的波粒二象性 E p 表粒性的物理量; ? ? 表波性的物理量 ? (波性)与? (光子密度，粒性)之间关系 I ?|?|2(波性) I ?? =?N/?? (粒性) → ? ?|?|2 光在传播过程中显示波性，而在与实物微粒相互作用进行能量转移时显示出粒子性。因此光就具有微粒和波动的双重性质，这种性质称为波粒二象性。;4. 实验证明 1923年康普顿通过实验证明，高频率的X射线被轻元素中的电子散射后，波长随散射角的增加而加大。获1927年Nobel物理奖。 ;1．德布罗意假设(De Broglie’s Hypothesis) 过去光学理论的缺陷只是考虑光的波动性，忽视了光的粒子性，现在在关于实物粒子的理论上，是否会产生相反的错误，即只重视粒子性，忽视波动性呢？ “这些问题的考虑，使我在1923年就坚信，如果我们要想建立一个能同时解释光的性质和物质性质的单一理论，那么在物质的理论中，尤如在辐射的理论中一样，必须同时考虑波和粒子。” 德布罗意在1923年9-10月一连写了3篇短文，并于1924年向巴黎大学理学院提交了题为《量子理论的研究》(Recherches sur la Théorie des Quanta)的博士论文。在这些论文中，他提出了所有的物质粒子都具有波粒二象性这个具有深远意义的假设。 模型→现有理论无法解释→假设→新理论的诞生 ;　　德布罗意出生在法国一个显赫的贵族家庭，中学毕业后进入巴黎大学攻读历史。18岁大学毕业(1910)，在哥哥影响下对物理发生兴趣。一战后师从朗之