[理学]1-Schrodinger-equation.ppt

量子化学 量子化学参考书 1. I.N.Levine,《Quantum Chemistry》, 5th edition, Published by Pearson Education Asia Limited and Beijing World Publishing Corporation，2004. 2 量子化学 赖文 高等教育出版社 3 量子化学 刘若庄 科学出版社 4 量子化学 徐光宪 科学出版社 5 量子化学 唐敖庆 科学出版社 Chapter 1 Schrodinger equation 1 Chapter 2 The particle in a box 1 Chapter 3 Operators 2 Chapter 4 The harmonic oscillator 1 Chapter 5 Angluar momentum 1 Chapter 6 The Hydrogen atom 2 Chapter 7 Theorems of quantum mechanics 2 Chapter 8 The variation method 1 Chapter 9 Perturbation theory 2 Chapter 10 Electron spin and the Pauli principle 2 Chapter 11 Many-electron atoms Chapter 1 Schrodinger equation 量子化学运用量子力学处理化学问题。 量子化学对化学的各个领域都有影响。 1. 物理化学：计算气体的热力学性质；解释分子光谱，从分子光谱获得结构数据(如键长, 键角，偶极矩，分子内转动势垒，异构体的能量差等)；从理论上计算分子的性质；计算化学反应的过渡态并计算速率常数；理解分子间力；固体中的成键等。 2. 无机化学：用配位场理论语言和解释过渡金属复合物的性质 3. 有机化学：用量子力学计算分子的相对稳定性，计算反应中间体的性质，研究有机反应机理，分析NMR谱。 4. 分析化学：广泛使用光谱方法，光谱的频率和强度只能用量子力学方法理解和解释。 5. 生物化学：生物大分子的结构，性质与成键 19th 世纪的物理学 经典物理学大厦建成 经典力学，热力学，气体运动理论，光学，电磁理论, 统计物理学 物理学家认为，任何问题都可以解决。只有一两个问题有点令人烦恼，但也很快可以解决掉。 在物理学大厦中，有两个部分：粒子与波，物质是粒子，光与电磁波都是波。粒子与波之间的联系不明显。 经典物理学的困难 1. 黑体辐射 2. 光电效应(photoclectric effect) 3. 原子的线状光谱及其规律 4. 原子的稳定性 Rutherford ?粒子散射实验 原子核式结构模型 旧量子论 1900 Planck 黑体辐射中量子的假设 (blackbody radiation) 1905 Einstein 光电效应中的量子假设 1913 Bohr原子理论 量子假设用于氢原子 1924 de Broglie 物质波假设 重要思想: 1. 量子化 2. 波粒二象性, 物质波 3. 量子跃迁 量子力学的建立 1927 Davisson,Germer 电子衍射实验测定电子波长与de Broglie 的理论预言一致 1925~1928 Heisenberg, Schrodinger,Born, Dirac 量子力学的建立 量子力学成功地应用于原子问题； 任何化学问题原则上都可以用量子力学解决 黑体辐射 经典物理学的困难 黑体辐射的能量密度的波长(或频率)分布 什么是黑体 完美黑体：完全吸收投射到其上面的所有辐射(光) 实验上最接近于完美的黑体：中空物体上的一个微孔 带有一微孔的空心金属球，非常接近于黑体，进入金属球小孔的辐射，经过多次吸收、反射、使射入的辐射实际上全部被吸收。当空腔受热时，空腔壁会发出辐射，极小部分通过小孔逸出。黑体是理想的吸收体，也是理想的发射体。 黑体辐射的热力学 设空腔中的辐射与腔壁在温度T时达成热平衡。辐射的能量为E，空腔体积为V，则辐射的能量密度为u = E/V. 根据电磁理论，辐射所产生的作用于腔