量子力学知识结构课件.ppt

1、量子力学基础量子力学基础初期量子论初期量子论量子力学量子力学普普朗朗克克量量子子假假设设爱爱因因斯斯坦坦光光子子假假设设波尔氢原波尔氢原子假设子假设结结论论实实验验里德伯里德伯公式公式微观粒子波粒二象性微观粒子波粒二象性粒子性粒子性波动性波动性德布罗意假设德布罗意假设微观粒子波粒二象性微观粒子波粒二象性不确定度原理不确定度原理定量计算定量计算薛定谔方程薛定谔方程波函数波函数应用应用氢原子（量子力学应用）氢原子（量子力学应用）能能级级量量子子化化四个量子数四个量子数轨轨道道角角动动量量量量子子化化轨道轨道角动角动量空量空间取间取向量向量子化子化自旋自旋角动角动量空量空间取间取向量向量子化子化氢原

2、子量子状态氢原子量子状态多电子原子（量子力学应用）多电子原子（量子力学应用）泡泡利利不不相相容容原原理理壳层结构壳层结构能能量量最最小小原原理理电电子子组组态态量子状态量子状态一、爱因斯坦光子假说一、爱因斯坦光子假说粒子粒子光子光子hn nnchchm2nhchcmp光子动量光子动量光光的的波波粒粒二二象象性性nhcmE2光子能量光子能量光子质量光子质量hEEnk|n（2） 跃迁假设跃迁假设（1） 定态假设定态假设二二. 玻尔氢原子假设玻尔氢原子假设2hnrmLv（3） 角动量（角动量（动量矩动量矩）量子化假设）量子化假设 典型问题典型问题已知能级差已知能级差求发射（吸收）光子的频率、波长求发

3、射（吸收）光子的频率、波长已知光子的频率（波长）、一个能级已知光子的频率（波长）、一个能级求另一个能级求另一个能级三三. 玻尔理论的结果玻尔理论的结果（1） 氢原子的轨道半径氢原子的轨道半径 , 3 , 2 , 112nrnrnnm 0529. 01r（2） 氢原子的能量氢原子的能量 21nEEneVE6.131典型问题典型问题 求求 rn典型问题典型问题 求求 En)11(122nkRHn四、里德伯公式四、里德伯公式17m1013730971 .RH典型问题典型问题已知已知 k、n 求发射（吸收）光子的频率、波长求发射（吸收）光子的频率、波长已知光子的频率（波长）、已知光子的频率（波长）、

4、k n例例 用能量为用能量为 12.5eV 的电子去激的电子去激发基态氢原子，求受激发的氢原发基态氢原子，求受激发的氢原子向低能级跃迁时，可能出现的子向低能级跃迁时，可能出现的谱线波长谱线波长n = 1n = 2n = 31 2 3实物粒子的波粒二象性实物粒子的波粒二象性22202/1chcmhmchEvn220/1cmhmhphvvvnhmcE2hmpv频率频率波长波长五、微观粒子的波粒二象性五、微观粒子的波粒二象性能量能量动量动量特例：电子的波长特例：电子的波长nmUUemh225. 1120典型问题典型问题求实物粒子（电子、质子等）的波长（频率）求实物粒子（电子、质子等）的波长（频率）六

5、、不确定度原理（一维）六、不确定度原理（一维）2xpx一个量确定的越准确，另一一个量确定的越准确，另一个量的不确定程度就越大。个量的不确定程度就越大。典型问题典型问题已知一个量已知一个量 求另一个量求另一个量七七. 波函数波函数 2| ),(|tr t 时刻，粒子在空间时刻，粒子在空间 r 处处的单位体积中出现的概率，又称为概率密度的单位体积中出现的概率，又称为概率密度典型问题典型问题求波函数的表达式、求波函数的表达式、x 求粒子出现的概率密度求粒子出现的概率密度九、定态薛定谔方程九、定态薛定谔方程 02d)(d222xVEmxx十十. .氢原子的量子力学结果氢原子的量子力学结果1. 能量量子

6、化能量量子化 主量子数主量子数 n = 1 ，2 ，3 ，21nEEneVE6 .131典型问题典型问题求各个能级的能量求各个能级的能量2. 角动量量子化角动量量子化 角量子数角量子数 l = 0 ，1 ，2 ， , n-1) 1( llL3. 角动量空间量子化角动量空间量子化 lzmL 磁量子数磁量子数 ml = 0 , 1 , 2 , , l 典型问题典型问题已知角量子数已知角量子数求角动量求角动量已知主量子数已知主量子数 n 求各个可能的角量子数求各个可能的角量子数 l典型问题典型问题已知磁量子数已知磁量子数 Lz已知角量子数已知角量子数 l 求各个可能的磁量子数求各个可能的磁量子数 m

7、l4. 氢原子的量子态氢原子的量子态hgfdps符号543210l典型问题典型问题已知主量子数已知主量子数 n 和角量子数和角量子数 l 写出量子态写出量子态给出量子态给出量子态 写出主量子数写出主量子数 n 和角量子数和角量子数 l 5.5.自旋磁量子数自旋磁量子数 ms 取值个数为取值个数为 自旋磁量子数自旋磁量子数 ms = SZmS 典型问题典型问题自旋磁量子数的取值自旋磁量子数的取值十一十一. 量子状态量子状态 电子量子状态：（电子量子状态：（ n 、 l 、 ml 、 ms ）典型问题典型问题各个量子数的取值规律各个量子数的取值规律十二十二. 原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构 654321、nPONMLK、壳名壳名十三十三. .泡利不相容原理泡利不相容原理22nZn各壳层容纳电子的最大数目各壳层容纳电子的最大数目十四十四. .能量最小原理能量最小原理 氖（氖（1s22s22p6）。指数上的数字之和为该原子的电子数）。指数上的数字之和为该原子的电子数十五十五. 电子组态电子组态