结构化学第一章课件.ppt

根据前课介绍的量子力学几个基本假设，可对一维势箱中粒子的一些物理量进行计算： 虽然, ψn不是 的本征函数, 但它 是的本征函数. 平均动量为0, 并不意味动量0; 正向运动和逆向运动相当。 △E 共轭体系的键长近似为一维势箱的长度， 电子可近似为自由粒子，n个烯基有2n个π电子，加上N上一个孤对电子，次甲基双键 2个π电子，体系共有2n +4个π电子，占据 (n+2）个分子轨道，当吸收某种波长的光时，电子可从最高占据轨道(n+2)跃迁到(n+3)上， λ (计算) λ（实验） n=1 311.6nm 309.0 n=2 412.8nm 409.0 n=3 514.0nm 511.0 E-(h2/8ma2) 2,2,2 3,1,1 1,3,1 1,1,3 2,2,1 2,1,2 1,2,2 2,1,1 1,2,1 1,1,2 1,1,1 12 11 9 6 3 简并性: 量子数nx , ny , nz不同时, 具有相同的能级. 简并态: 能级相同的各个状态. 简并度: 简并态的数量 V= V0 ， x≥l, x ≤0 0 ， 0＜x＜l 隧道效应：粒子穿透势垒的现象. 化学反应中如氢原子转移（重排反应）、电子转移等都涉及隧道效应. 若边界处的势能高度不是无穷大，有限高，则粒子会穿透势垒(Potential barrier). 习题是锻炼思维的体操，是学习过程中的重要一环，做习题不仅是理解、掌握知识，而且是学会如何运用知识。虽然做习题本身不是科学研究，但对研究能力的养成有重要作用。许多科学大师都曾津津乐道于他们早年在习题中的受益。 杨振宁曾回忆他的大学学习：西南联大教学风气是非常认真的，我们那时念的课，一般老师准备的很好，学生习题做得很多。的确，“勤奋地去做练习”，“习题做得很多”，往往是达到成功的一个阶梯。 第一章习题： 1, 4, 6, 7, 10, 12, 14, 15, 20. 交至化学楼B-515. 遭到质疑 小泽不等式及其验证 随着科技进步，20世纪80年代以来，有声音开始指出该定律并不是万能的。日本小泽正直在2003年提出“小泽不等式”，认为“测不准原理”可能有其缺陷所在。为此，其科研团队对与构成原子的中子“自转”倾向相关的两个值进行了精密测量，并成功测出超过所谓“极限”的两个值的精度，使得小泽不等式获得成立，同时也证明了与“测不准原理”之间存在矛盾。 日本名古屋大学教授小泽正直和奥地利维也纳工科大学副教授长谷川祐司的科研团队通过实验发现，大约在80年前提出的 用来解释微观世界中量子力学的基本定律“测不准原理”有其缺陷所在。该发现在全世界尚属首次。这个发现成果被称作是应面向高速密码通信技术应用和教科书改 换的形势所迫，于2012年1月15日在英国科学杂志《自然物理学》上发表。 宏观实物粒子 vs 微观粒子： 以1000 m/s 运动的0.01kg子弹,若其速度的不确定度为1%，则其位置的不确定度： Δx = h/(m Δv) = = 6.6e-34 Js/( 0.01kg × 0.01 × 1000m/s) = 6.6 e-33m 2. 若换成微观粒子，如电子： Δx = h/(m Δv) = = 6.6e-34 Js/( 9.0e-31 kg × 0.01 × 1000m/s) = 7.3 e-5 m 微观粒子与宏观物体的特性比较： 宏观物体同时具有确定的坐标和动量，可用牛顿力学描述；而微观粒子没有同时确定的坐标和动量，需用量子力学描述； 宏观物体有连续可测的运动轨迹；微观粒子具有概率分布的特性，不可分辨各个粒子的运动轨迹； 宏观物体可处于任意的能量状态，体系的能量可以为任意、连续变化的数值；微观粒子只能处于某些确定的能量状态，能量的改变量只能是分立的，即量子化的； 不确定度关系对宏观物体无实际意义。可用不确定度关系式作为区分宏观物体与微观粒子的判别标准。 1.2 量子力学基本假设 量子力学的基本假设，象几何学中的公理一样，是不能被证明的。公元前三百年欧几里德按照公理方法写出《几何原本》一书，奠定了几何学的基础。二十世纪二十年代，狄拉克，海森伯，薛定锷等在量子力学假设的基础上构