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结构化学的研究范围 ? 原子、分子和晶体的微观结构 结构化学的学习方法 第一章 量子力学基础 微观物体运动遵循的规律--量子力学，被称为是20世纪三大科学发现（相对论、量子力学、DNA双螺旋结构）之一。100多年前量子概念的诞生、随后的发展及其产生的革命性巨变，是一场激动人心又发人深省的史话。 1687年，Newton的《自然哲学的数学原理》在伦敦出版，确立了牛顿力学。在以后的年代里, Lagrange创立分析力学; Ampere、Weber、Maxwell等人创立电动力学；Boltzmann、Gibbs等人创立统计力学……. 到19世纪末，经典物理学大厦基本建成，它在一系列问题上取得了令人目眩的辉煌成就。 ☆ 经典物理学遇到了难题 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。 1900年，普朗克(Planck)为克服这一困难，摒弃了经典物理学中的能量连续概念，假定黑体中的原子或分子辐射能量时作简谐振动，它只能发射或吸收频率为?，数值为? = h? 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0h, 1h, 2h, ……, nh (n为整数) (式中h称为普朗克常数，Planck’s constant，h＝6.626×10-34 J?s)。也就是说，黑体辐射是量子化的，一种振动方式只能一份一份的能量激发，其数值是不连续的，每一份最小能量称为量子。 能量量子化公式: 二.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。 如果按经典物理学，光的频率只与光的颜色有关，与光能量无关。而光能量只与光强度有关，只要光的强度足够大，就可产生光电流。但光电效应中发射的电子则与临阈频率?o 有关，这表明光电效应不是通过能量的连续积累而产生的。与经典物理学的结论有矛盾。 著名的物理学家爱因斯坦 （Einstein）应用、推广了普朗克的量子概念，提出了光子学说，成功地解释了光电效应。 ① 当 h? W0 (h?o) 时，光子没有足够的能量使电子克服电子的束缚能而成为自由电子，则不发生光电效应； 电子绕原子核运动，像太阳系中的行星运动一样。试图通过牛顿力学来解决电子与原子核两种粒子间的相互作用力，从而得到电子运动轨道的图象。 行星模型的失败在于：按经典物理学，一个绕核急速旋转的电子，必定要连续不断地发射辐射能，直到电子落入原子核，使原子失去原有特性，但事实上不存在这种情形，电子不出现“塌陷”问题。 事实上告诉人们，牛顿力学不适用于原子中的电子，而应由其他物理规律来支配，即量子力学才能正确的描述电子的行为。 （1）牛顿的微粒说：光源是微粒源，不同种类的微粒有不同的颜色，白光则是各种不同微粒的混合物。微粒性表现有：光的透射、反射和折射。 量子化概念的提出和引入，使得对光的本性认识有很大的飞跃。通过长期争论，加上科学技术的不断提高，现在可以认为光表现出波粒二象性。光在一些场合的行为像粒子，在另一些场合的行为像波。 ① 粒子在空间可定域，而波无法定域且充满整个空间。 ② 光子能量是量子化，而波动（传播）则是连续的。 光的波动性和粒子性的内在联系可由如下两个公式反映出来： 法国物理学家德布罗意（de Br?glie）提出了实物微粒（静止质量不等于零的微粒，如电子、中子、质子、原子和分子等实物微粒） 也有波动性的假设。与其相适应的波长为： （1）用较强的电子流可以在短时间内得到电子衍射照片; （2）若用很弱的电子流，让电子先后一个一个的到达底片，只要时间足够长，也能得到同样的衍射结果。 （3）单个电子有粒子性，到达底片得不到衍射图象，当电子数目足够多时，底片就显示出衍射图象。所以，电子的波性是其行为统计性的结果。 （1）对大量微粒来说，衍射强度（即波的强度）大的地方，粒子出现的数目多，衍射强度小的地方，粒子出现的数目就少。 （2）对单个粒子而言，到达底片的位置不能准确预测。但如用相同速度的粒子，在相同的条件下重复多次相同的实验，也会出现衍射强度大的地方出现机会多，衍射强度小的地方出现的机会少的现象。 可见，微粒波性是和其行为的统计性相联系。 由此可见，实物微粒波（物质波）与机械波（水波、声波）和电磁波等不同，没有直接的物理意义，实物微粒波的强度只是反映粒子出现几率的大小，称之为“几率波”。 1）物质的宏观与微观界限在哪里？ 2）哪些物体属于微观粒子? 3）微观物体的运动规律如何描述？ 注： “〇 ”= △x “?” = △px 测不准关系可用来判断运动物体是宏观