量子力学总结ppt课件.pptx

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1、认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目主壳层与支壳层 多电子原子核外的电子分壳层排布，同一壳层的电子具有相同的主量子数 n,1,2,3,4,5,6,7,代号：K，L，M，N，O，P，Q，n =在同一壳层上角量子数相同的电子组成分壳层（或支壳层）0,1,2,3,4,5,6,代号：s，p，d，f，g，h，i，l =代号 s，p，d，f，是沿用早期光谱学对某一谱线状况的称呼，f 后面则接着按字母顺序排列。fundamental f（基本的），（strong 强的）（主要的）principal 如:dispersived（

2、弥散的），ps，认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目两条原则电子在壳层和支壳层上分布遵循下列两条原则：泡利不相容原理 前面已经叙述。在这里，我们可更 具体地表述为在一个原子中，任何两个电子不可能具有完全相同的一组量子数（n,l,ml,ms)。能量最低原理 原子处于未激发的正常状态时，在不违背泡利不相容原理的条件下，每个电子都趋向占据可能的 最低能级，使原子系统的总能量尽可能的低。根据上述两个原则，可定性确定多电子原子核外电子按壳层的分布。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶

3、贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目壳层可容电子数计算msn 3l：12ml0001-101-12-2 从图中可见，n =3 的主壳层中最多能容纳 18 个电子。：-+-+-+-+-+-+-+-+-+n=1,2,l=1,2,(-1)nml=1,2,lms=四个量子数的允许取值为0,0,n =3 的主壳层中最多能容纳几个电子？问计算主量子数为 n 的主壳层中最多能容纳电子数的通式为由此不难得出：认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目壳层可容电子数图表ln0 1 2 3 4 5 6 s p d f g h i1

4、2 3 4 5 6 7KLMNOPQ2222222666666101010101014141414181818222226281832507298Nn各壳层最多可容纳的电子数主量子数为 n 的壳层中最多能容纳电子数为Nn2n2角量子数为 l 的支壳层中最多能容纳电子数为2（2 l+1)认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目举例2s3s4s5s2 p3 p 4 p 5 p 4 d 3 d1s能 量H HeLi BeCOF NeNa MgAl SiClK CaSc TiBNPSARb SrY ZrV CrMn FeCo

5、 NiCu ZnGa GeAs SeBr KrNb MoTc RuRhPdAg CdIn SnSb TeIXe1s22s22 p63s23 p64s2 3 d10 4 p65s137号元素号元素 Rb（铷）的电子组态：根据徐光宪定则，对原子外层的电子，能级高低由(n+0.7 l)的大小来确定，其值越大，能级越高。得1s22s22 p63s23 p64s119号元素 K（钾）的电子组态：3 d4s；高于4 d5s高于等等。21号元素 Sc（钪）的电子组态：1s22s22 p63s23 p64s23d1认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经

6、展开了“精准扶贫”项目元素的电子组态KLMNO1s 2s 2p3p3s3d 4s 4p 4d 4f5s 5p5d 5f 5g12345678910BN11121315141716181920PSA37382122HHeLiBeCOFNeNaMgAlSiClKCaScTi3940RbSrYZr12222222222222222222222222122222222222222222222222266262662126661222123456666666661222222266661234562222666610101010222266662112221s22s22 p63s23 p64s2 3 d

7、10 4 p65s11s22s22 p63s23 p64s21s11s21s22s22 p21s22s22 p51s22s22 p63s23 p11s22s22 p63s23 p4元素的电子组态1s22s22 p63s23 p64s2 3 d105s2 4 p6 4 d11s22s22 p63s23 p64s13 d1认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目总总 结结认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目一一.玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论

8、1.氢原子光谱规律：氢原子光谱规律：赖曼系赖曼系m=1巴耳曼系巴耳曼系m=2帕邢系帕邢系m=3布喇开系布喇开系m=4普芳德系普芳德系m=5每一个每一个m值对应一个线系，在值对应一个线系，在m一定，每个一定，每个n 值对应线系中一条值对应线系中一条光谱线。光谱线。（n=3,4,5,6 可见光四条谱线）可见光四条谱线）原子的光谱规律性反映原原子的光谱规律性反映原子内部结构的规律性，因子内部结构的规律性，因此研究原子光谱是揭露原此研究原子光谱是揭露原子结构的重要手段。子结构的重要手段。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项

9、目2.玻尔氢原子模型假设玻尔氢原子模型假设1).1).角动量量子化角动量量子化假设假设3).辐射跃迁假设辐射跃迁假设:2).2).稳定态稳定态假设假设:玻尔的频率条件玻尔的频率条件认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目R651234氢原子能级图氢原子能级图赖曼系赖曼系巴耳曼系巴耳曼系帕邢系帕邢系认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目二二.微观粒子的波动性微观粒子的波动性三三.物质波的实验验证物质波的实验验证-电子衍射电子衍射四四.测不准

10、原理测不准原理(不确定原理不确定原理)该原理说明该原理说明:用经典力学方法来处微观粒子用经典力学方法来处微观粒子,只能在一定近似程度只能在一定近似程度内做到内做到,不能同时准确测定不能同时准确测定坐标坐标与该坐标方向的与该坐标方向的动量动量分量分量.五五.微观粒子状态描述微观粒子状态描述波函数波函数六六.波函数统计解释波函数统计解释波函数的绝对值平方正比于某一时刻在空间相应位置波函数的绝对值平方正比于某一时刻在空间相应位置粒子出现的概率密度粒子出现的概率密度.认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目七七.波函数的归一

11、化条件波函数的归一化条件连续连续八八.波函数的标准条件波函数的标准条件:有限有限单值单值1).一维无限深势阱一维无限深势阱九九.定态薛定谔方程及其应用定态薛定谔方程及其应用x0aU粒子能量远小于势井高度粒子能量远小于势井高度.认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目阱内是自由的阱内是自由的En=1n=2n=3n=40an=3n=1n=2n=4认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2).氢原子氢原子rU(r)1.波函数与量子数波函数与量子数

12、n,l,m有关有关2.能量是量子化能量是量子化1).1).主量子数主量子数 n n:决定原子的能量决定原子的能量.n=1,2,3.n=1,2,3认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2).2).角量子数角量子数 :决定电子轨道角动量决定电子轨道角动量L L的值的值3).3).磁量子数磁量子数m m：决定轨道角动量在外磁场方向上投：决定轨道角动量在外磁场方向上投影的大小影的大小(取外磁场方向为取外磁场方向为Z Z方向方向)，则，则对于一个给定对于一个给定 值值，m m有有（2 2+1+1）个不同取值。个不同取值。4)

13、.4).自旋磁量子数自旋磁量子数m ms s:自旋角动量在自旋角动量在在外磁场方向分量在外磁场方向分量.由于电子具有自旋由于电子具有自旋,因此要确定原子中电子的状态因此要确定原子中电子的状态需要四个量子数需要四个量子数:认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目的解释的解释.现在认为：自旋是一种相对论效应，现在认为：自旋是一种相对论效应，虽然电子自旋的表现与电子的自转运动产生的效果虽然电子自旋的表现与电子的自转运动产生的效果相似，但绝非是电子自转。电子自旋和电子质量、相似，但绝非是电子自转。电子自旋和电子质量、电荷一样

14、，是电子的一种固有属性，无经典的直观电荷一样，是电子的一种固有属性，无经典的直观认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目十十.多电子原子系统壳层、次壳层分布多电子原子系统壳层、次壳层分布*n=1，2，3，4 分别称分别称K，L，M，N壳层的电子壳层的电子;*主量子数相同而主量子数相同而 不同的电子分布在不同的支壳层中不同的电子分布在不同的支壳层中 =0，1，2，3，4称为称为s，p，d，f，g支壳层支壳层.电子分布满足以下两条原理：电子分布满足以下两条原理：在多电子原子中，在多电子原子中，1.1.泡利不相容原理泡利不

15、相容原理2.能量最小原理能量最小原理认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目在泡利不相容原理和能量最小原理的支配下，原子中电子在泡利不相容原理和能量最小原理的支配下，原子中电子，从低能级到从低能级到高能级逐级填充高能级逐级填充.泡利不相容原理限制了具有确定量子数的电子数目泡利不相容原理限制了具有确定量子数的电子数目1).具有具有相同相同n,m,ms四个量子数四个量子数的电子只有一个的电子只有一个.2).2).具有具有相同相同n,m 三个量子数的电子最多只有二个三个量子数的电子最多只有二个.3).3).具有具有相同相同

16、n,两个量子数的电子最多只有两个量子数的电子最多只有2（2 2+1+1）个）个.4).4).具有具有相同相同n 的电子最多的电子最多2n2个个.n=1,2,3n=1,2,3认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目按下面次序在各支壳层上分布按下面次序在各支壳层上分布:1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s，4f，5d，6p，7s，5f,6d 电子不完全按照电子不完全按照K,L,M,NK,L,M,N主壳层次序填充主壳层次序填充,认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。

17、近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例例1.若在巴耳曼线系中有一光谱线的波长为若在巴耳曼线系中有一光谱线的波长为434nm,求求:3.3.处于第四激发态的大量氢原子最多可发射几处于第四激发态的大量氢原子最多可发射几个线系个线系,几条谱线几条谱线?1.1.相应光子的能量相应光子的能量.2.2.是哪两个能级的跃迁是哪两个能级的跃迁.651234巴耳曼系巴耳曼系1).波长为波长为434nm2).哪两个能级的跃迁哪两个能级的跃迁?认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目651234巴耳曼系巴耳曼系认识到了

18、贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.3.处于第四激发态的大量氢原子最多可发射几处于第四激发态的大量氢原子最多可发射几个线系个线系,几条谱线几条谱线?512344个线系个线系 10条谱线条谱线哪条谱线波长最短哪条谱线波长最短?即光子能量最大即光子能量最大认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例例2.使氢原子发射使氢原子发射 线线,最少必需给它多少能最少必需给它多少能量量?线对应是线对应是4 2 的跃迁的跃迁.氢原子发射氢原子发射 线线,必须

19、把氢原子激发到第三激发态上必须把氢原子激发到第三激发态上n=1n=2n=3n=4最少必需给它能量为最少必需给它能量为例例3 3.试计算氢原子中赖曼系的最短波长和最长波长试计算氢原子中赖曼系的最短波长和最长波长.赖曼系赖曼系认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目波长最短波长最短(即波数最大即波数最大):波长最长波长最长(即波数最小即波数最小):):例例4 4.处于第一激发态的氢原子处于第一激发态的氢原子,如果用可见光照射如果用可见光照射,能否能否使之电离使之电离?n=1n=2认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症

20、下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目使之电离需要能量为使之电离需要能量为可见光的光子最大能量为可见光的光子最大能量为不能使之电离不能使之电离例例5.描述微观粒子状态的波函数为描述微观粒子状态的波函数为 则则 1.表示表示 概率密度2.须满足条件须满足条件单值,有限,连续3.其归一化条件其归一化条件认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例例6.夫兰克夫兰克-赫兹实验证实赫兹实验证实 施特恩施特恩-盖拉赫实验证实盖拉赫实验证实 戴维逊戴维逊-革末用实验证实革末用实验证实康普顿效应

21、说明康普顿效应说明原子存在能级电子具有自转微观粒子具有波动性德布罗意关系式正确性动量守恒和能量守恒在微观领域成立光的量子性认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例例7.在一维无限深方阱中运动的粒子在一维无限深方阱中运动的粒子,下图为粒子处于下图为粒子处于某一能量状态的波函数的曲线某一能量状态的波函数的曲线,粒子出现概率最大的位置粒子出现概率最大的位置 X0aX0a认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例例8.下列各组量子数空格内填入适当

22、的数值以使它们下列各组量子数空格内填入适当的数值以使它们可以描述原子中电子的状态可以描述原子中电子的状态.1.2.3.10认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例例9.在多电子原子中，在多电子原子中，电子排列满足电子排列满足原理原理;原理原理.泡利不相容原理泡利不相容原理能量最小原理能量最小原理例例10.在势阱在势阱 中运动中运动的粒子的量子数为的粒子的量子数为n,求求:1.距势阱内左壁距势阱内左壁1/4宽度处发现粒子的概率宽度处发现粒子的概率.2.在该处量子数取何值时找到粒子概率最大在该处量子数取何值时找到粒子概

23、率最大?3.n 时时,这个概率极限这个概率极限?认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目x0U认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目方程的解方程的解根据边界条件根据边界条件根据归一化条件根据归一化条件确定归一化系数确定归一化系数A认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目概率密度概率密度2.在该处量子数取何值时找到粒子概率最大在该处量子数取何值时找到粒子概率最大?

24、认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目概率最大概率最大3.n 时时,这个概率极限这个概率极限?当量子数很大时当量子数很大时,极大和极小密挤在一起极大和极小密挤在一起,趋于一致趋于一致.平均概率为平均概率为相当于宏观情况相当于宏观情况.认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例例11.原子中的电子的量子态由原子中的电子的量子态由 四个量四个量子数来表示子数来表示.当当n,m 三个量子数一定时三个量子数一定时,不同的量不同的量子态数目为子态数

25、目为 ;当当n,两个量子数确定时两个量子数确定时不同的量子态数目为不同的量子态数目为 ;当当n确定时确定时不同的量子态数目为不同的量子态数目为 .22（2+1）2n2例例12.不确定关系式不确定关系式 表示在表示在X方向上方向上1.粒子位置不能确定粒子位置不能确定.2.粒子动量不能确定粒子动量不能确定.3.粒子位置和动量都不能确定粒子位置和动量都不能确定.4.粒子位置和动量不能同时确定粒子位置和动量不能同时确定.认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例例13.绝对黑体是这样一种物体绝对黑体是这样一种物体:1.不能吸

26、收也不能发射任何电磁辐射不能吸收也不能发射任何电磁辐射.2.不能反射也不能发射任何电磁辐射不能反射也不能发射任何电磁辐射.3.不能发射不能发射,但能全部吸收任何电磁辐射但能全部吸收任何电磁辐射.4.不能反射不能反射,但能全部吸收任何电磁辐射但能全部吸收任何电磁辐射.例例14.某元素的特征光谱中含有波长分别为某元素的特征光谱中含有波长分别为 1=450nm 和和 2=750nm的光谱线的光谱线,在光栅光谱中在光栅光谱中,这两种波长这两种波长的谱线有重叠现象的谱线有重叠现象.重叠处重叠处 的谱线的级数是的谱线的级数是 2(1).2,3,4,5(2).2,5,8,11(3).2,4,6,8(4).3

27、,6,9,12 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(4).3,6,9,12 例例15.当质点以当质点以 频率振动时频率振动时,它的动能变化的频率为它的动能变化的频率为1).2).2 3).4认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2).2 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例例16.在真空中沿在真空中沿X负向传播的平面电磁波负向传播的平面电磁波,其电场其电场强度表达式为强度表达式为则磁场强度的表达式是则磁场强度的表达式是XYZ0VEYHZ