氢原子的量子理论介绍ppt课件.ppt

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1、 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版一一 氢原子的薛定谔方程氢原子的薛定谔方程氢原子中电子的势能函数氢原子中电子的势能函数定态薛定谔方程为定态薛定谔方程为0)4(802222reEhmreE02p41 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版0)4(8sin1)(sinsin1)(102222222222reEhmrrrrrr转化为转化为球球坐标坐标)()()()(rRr,分离变量法求解分离变量法求解, ,设设 2 第十五章第十五章

2、量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版得得0dd222ml) 1()dd(sinddsin1sin22llml) 1()4(8)dd(dd1022222llreEhmrrRrrR3 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版 二二 量子化条件和量子数量子化条件和量子数121EnEnn =1,2,3,.为为主量子数主量子数 求解上述方程时可得以下一些量子数及求解上述方程时可得以下一些量子数及量子化量子化特特性性1 能量能量量子化和主量子数量子化和主量子数)eV

3、( 6 .13822041hmeE4 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版2) 1(hllL2 角动量角动量量子化和角量子数量子化和角量子数电子绕核运动时的角动量为：电子绕核运动时的角动量为：220hLL 为为角量子数角量子数) 1(3210nl，例如，例如，n =2时，时， =0，1相应的相应的 l5 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版 当氢原子置于外磁场中，角动量当氢原子置于外磁场中，角动量L在空在空间取向只能取一些间取向只能

4、取一些特特定的方向定的方向，L在外磁场在外磁场方向的投影必须满足量子化条件方向的投影必须满足量子化条件2hmLlz3 角动量角动量空间量子化空间量子化和磁量子数和磁量子数磁量子数磁量子数lml,2106 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版LzZL222) 1(hhllL磁量子数磁量子数 ml =0, 1 , 相应的相应的220hhLz,例如，例如， 时，时，1lzo2L2/h7 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版4 电子的电子的

5、自旋自旋和自旋磁量子数和自旋磁量子数2hmSsz自旋角动量在外磁场方向上只有两个分量自旋角动量在外磁场方向上只有两个分量:2) 1(hssS自旋角动量自旋角动量ms称为称为自旋磁量子数自旋磁量子数21sm式中自旋量子数式中自旋量子数 ，即，即223hS 21s8 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版SzS电子的电子的自旋自旋角动量和角动量和自旋磁量子数自旋磁量子数221 hSz21smoz212123SSz21sm21sm9 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理

6、论简介物理学物理学第五版第五版5 小结小结 原子中的电子的运动状态可由四个量子原子中的电子的运动状态可由四个量子数数( (n, l ,ml , ms) ) 来表示来表示. 角角量子数量子数 l 决定电子的轨道角动量决定电子的轨道角动量 磁磁量子数量子数 ml 决定轨道角动量的方向决定轨道角动量的方向 自旋自旋量子数量子数ms决定自旋角动量的方向决定自旋角动量的方向 主主量子数量子数 n 决定电子的能量决定电子的能量10 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版三三 基态径向波函数和电子分布概率基态径向波函数和电子分布

7、概率1 氢原子的氢原子的基态能量基态能量处于基态时处于基态时 n = 1 l = 0径向径向波函数波函数方程方程0)4(8)dd(dd1022222reEhmrrRrrR1/errCR解为解为11 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版其中其中)8/(2221mEhr将解代入方程将解代入方程024812022rrhme得得nm 9 052. 02201mehreV 6 .1382122mrhE12 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版

8、2 基态径向基态径向波函数波函数1/errCR电子出现在体积元电子出现在体积元dV的概率为：的概率为：dddsind22222rrRV 令沿径矢的概率密度为令沿径矢的概率密度为 p , ,则电子出现则电子出现在距核在距核r r+dr的概率为的概率为ddsindd2202022rrRrp13 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版由归一化条件由归一化条件rrRrpdd221dd2200rrRrp1de2/2201rrCrr2/1314rC得得1/2/131e4)(rrrrR基态径向基态径向波函数波函数为为1/errC

9、R14 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-9 15-9 氢原子的量子理论简介氢原子的量子理论简介物理学物理学第五版第五版p(r)o22)(rrpr3 电子的分布概率电子的分布概率r1r1电子云电子云15 第十五章第十五章 量子物理量子物理物理学物理学第五版第五版本章目录本章目录选择进入下一节：选择进入下一节：15-1 15-1 黑体辐射黑体辐射 普朗克能量子假设普朗克能量子假设15-4 15-4 氢原子的玻尔理论氢原子的玻尔理论15-3 15-3 康普顿效应康普顿效应15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性15-015-0 教学基本要求教学基本要求*15-5 15-5 弗兰克弗兰克- -赫兹实验赫兹实验16