量子化學(xué)基礎(chǔ)入門第1頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四19世紀(jì)末，數(shù)學(xué)學(xué)放晴的天空飄著幾朵烏云——物理學(xué)面臨嚴(yán)重的危機(jī)!宋體幅射光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)氫原子波譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律
…...第2頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四普朗克量子假說(shuō)初期的量子理論玻爾的原子量子理論第24章第25章愛(ài)因斯坦光子學(xué)說(shuō)第3頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四§24—1普朗克量子假說(shuō)一、黑體幅射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律)(0-ll=、)(0Te、ll瑞利—金斯公式紫外災(zāi)難！維恩公式--ll=352)(0、單色幅射本領(lǐng)瑞利—金斯公式維恩公式第4頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四二、普朗克公式（1900年12月14日——柏林科大學(xué)）11252),(0-lp=l-)(0Te、ll奇跡般完全符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律！普朗克恒量sjh.×=-.第5頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四三、普朗克量子假說(shuō)1、（諧振子）能量狀態(tài)是量子化的。)1,2,(n
,2
,=eee2、不同型式的幅射，每一小份能量是不同的。n=eh0nμe0§24—3愛(ài)因斯坦的光子學(xué)說(shuō)1、‘光子’：一束光，是一束以光速C運(yùn)動(dòng)的粒子流，這種粒子稱為光子（光量子）。能量的最小單元0稱為“能量子”2、光子具有質(zhì)量、能量、動(dòng)量。1918年獲諾貝爾獎(jiǎng)第6頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四n=eh0=ecm20光T不同頻度的光子，具有不同的能量。光的波粒二象性hl=nh=ce=cc20=cmP光§24—4康普頓效應(yīng)（1923）一、X射線的散射光子學(xué)說(shuō)挺好地解釋了光電效應(yīng)。1921年獲諾貝爾獎(jiǎng)。X射線經(jīng)過(guò)金屬、石墨等物質(zhì)，發(fā)生波長(zhǎng)改變的散射稱康普頓效應(yīng)。2cmh光=n’>n
==lccT第7頁(yè)，共21頁(yè)，2023年量子物理基礎(chǔ)理論，2月20日，禮拜四二、康普頓散射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：
1、散射線波長(zhǎng)的改變量
=’—
隨散射角降低而降低。
2、在同一散射角下相同,與散射物質(zhì)和入射光波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。
3、原子量較小的物質(zhì),康普頓散射較強(qiáng)。入射X光散射X光散射角第8頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四三、康普頓效應(yīng)的理論解釋：
1、波動(dòng)說(shuō)的困難：?jiǎn)栴}？散射光頻度=粒子作受迫震動(dòng)頻度=入射光頻度可見(jiàn)光是這樣，X光則不然，難以解釋！
2、量子理論的成功：光子與禁錮電子作彈性碰撞時(shí)，不改變能量，故不變，不變。解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（有、’,’>
）
光子與自由電子作彈性碰撞時(shí)，要傳一部份能量給電子n
==lccT怎么解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律？n=lc
頻度為的X射線，是能量為
=h
的光子流第9頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四康普頓散射公式：光子與自由電子彈性碰撞依據(jù)能量守恒,動(dòng)量守恒:演示光子與電子的碰撞康普頓波長(zhǎng)''n='''=與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得挺好！解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律：，散射物質(zhì)，原子量(2)康普頓效應(yīng)給我們哪些啟示？思索:(1)觀察‘光電效應(yīng)’時(shí)能夠看到康普頓效應(yīng)？1927年獲諾貝爾獎(jiǎng)第10頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四例：波長(zhǎng)為2.0A0
的X射線射到碳?jí)K上，因?yàn)榭灯疹D散射，頻度改變0.04％。求：
(1)該光子的散射角
(2)反沖電子的動(dòng)能解：（1）解出(2)0.04%第11頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四第25章玻爾的原子量子理論§25—1氫原子波譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律一、氫原子波譜（傳遞給我們哪些信息？）二、巴爾末系的里德伯公式（1885）紫外區(qū)紅外區(qū)里德伯恒量R的實(shí)驗(yàn)值
第12頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四三、廣義的巴爾末公式：（氫原子波譜的其它線系）賴曼系巴爾末系帕邢系布拉開(kāi)系可見(jiàn)光區(qū)紫外區(qū)紅外區(qū)第13頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四§25—2玻爾氫原子量子論一、盧瑟福原子模型（原子的有核模型）嚴(yán)重的問(wèn)題：原子的穩(wěn)定性問(wèn)題？原子分立的線狀波譜？)11(-=n廣義的巴爾末公式-=n玻爾將廣義的巴爾末公式改寫為：演示粒子散射演示原子發(fā)光第14頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四1、定態(tài)假定：原子只能處在一系列不連續(xù)的、穩(wěn)定的能量狀態(tài)。二、玻爾原子系統(tǒng)的基本假定2、頻率躍遷假定：當(dāng)原子基態(tài)躍遷時(shí)，才發(fā)射（或吸收）光子,3、量子化條件：穩(wěn)態(tài)時(shí)電子角動(dòng)量應(yīng)等于的整數(shù)倍。
)1,2,(n
2Lh=p==-=n其頻度為＋－發(fā)表‘論原子分子結(jié)構(gòu)’E1,E2,E3……En（定態(tài)）hh’h’’15第15頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四§25—3玻爾氫原子理論一、氫原子軌道直徑：由量子化條件及牛頓定理：軌道量子化角動(dòng)量量子化庫(kù)侖力=向心力玻爾直徑速率量子化其他的可能軌道：n=1n=2n=3n=4第16頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四二、氫原子的基態(tài)：電子在量子數(shù)為n的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子系統(tǒng)總能量是：
將rn，Vn代入上式，得：
能級(jí)能量其它迸發(fā)態(tài)：rvm能量是量子化的第17頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日量子物理基礎(chǔ)理論，禮拜四三、氫原子波譜的理論解釋1、里德伯常數(shù)的理論值與實(shí)驗(yàn)值符合得挺好。理論實(shí)驗(yàn)2、解釋分立的譜線。3、解釋譜線系。
氫原子基態(tài)圖四、玻爾理論的局限性1、對(duì)稍復(fù)雜的原子波譜，定性、定量都不能解釋。2、對(duì)氫原子譜線的硬度、寬度、偏振等問(wèn)題遇見(jiàn)無(wú)法克服的困難。
第18頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四能量守恒式即動(dòng)量守恒式即1212將消掉得附：康普頓散射公式的推論：第19頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四附：里德伯恒量理論值的估算按照令這是哪些？得而實(shí)驗(yàn)值廣義的巴爾末公式！符合得挺好！第20頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四作業(yè)24—4、1125—7、9第21頁(yè)，共21頁(yè)，2023年，2月20日，禮拜四