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量子力学总结.ppt

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原子的电子壳层结构,,,主壳层与支壳层,二、原子中电子的壳层结构,,,两条原则,,,电子在壳层和支壳层上分布遵循下列两条原则:,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。,壳层可容电子数计算,,,壳层可容电子数图表,,,举例,,,元素的电子组态,总 结,一. 玻尔氢原子理论,1. 氢原子光谱规律:,每一个m值对应一个线系,在m一定,每个n 值对应线系中一条,光谱线。,(n=3 ,4 ,5 ,6 可见光四条谱线),原子的光谱规律性反映原 子内部结构的规律性,因 此研究原子光谱是揭露原子结构的重要手段。,2. 玻尔氢原子模型假设,1).角动量量子化假设,3).辐射跃迁假设:,2).稳定态假设:,玻尔的频率条件,,R,二. 微观粒子的波动性,三.物质波的实验验证---电子衍射,四. 测不准原理(不确定原理),该原理说明:用经典力学方法来处微观粒子,只能在一定近似程度,内做到,不能同时准确测定坐标与该坐标方向的动量分量.,波函数,六.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,粒子出现的概率密度.,,七.波函数的归一化条件,连续,八.波函数的标准条件:,有限,单值,1). 一维无限深势阱,九.定态薛定谔方程及其应用,粒子能量远小于势井高度.,阱内是自由的,2). 氢原子,1. 波函数与量子数n,l,m有关,2. 能量是量子化,1).主量子数 n : 决定原子的能量. n=1,2,3,2). 角量子数  : 决定电子轨道角动量L的值,3). 磁量子数m :决定轨道角动量在外磁场方向上投,影的大小(取外磁场方向为Z方向),则,对于一个给定值,m有(2+1)个不同取值。,4).自旋磁量子数ms:自旋角动量在在外磁场方向分量.,由于电子具有自旋,因此要确定原子中电子的状态,需要四个量子数:,的解释.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,相似,但绝非是电子自转。电子自旋和电子质量、,电荷一样,是电子的一种固有属性,无经典的直观,十. 多电子原子系统壳层、次壳层分布,* n=1,2,3,4,分别称K,L,M,N壳层的电子;,*主量子数相同而不同的电子分布在不同的支壳层中,=0,1,2,3,4,称为s,p,d,f,g支壳层.,电子分布满足以下两条原理:,在多电子原子中,,1.泡利不相容原理,2. 能量最小原理,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,1). 具有相同n ,  , m , ms四个量子数的电子只有一个.,2).具有相同n ,  , m 三个量子数的电子最多只有二个.,3).具有相同n ,  两个量子数的电子最多只有2(2+1)个.,4).具有相同n 的电子最多2n2个.,n=1,2,3,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K, L, M, N主壳层次序填充,,例1. 若在巴耳曼线系中有一光谱线的波长为434nm,求:,3. 处于第四激发态的大量氢原子最多可发射几个线系,几条谱线?,1.相应光子的能量.,2.是哪两个能级的跃迁.,1).,波长为434nm,2).,哪两个能级的跃迁?,,,3. 处于第四激发态的大量氢原子最多可发射几个线系,几条谱线?,4个线系 10条谱线,哪条谱线波长最短?,即光子能量最大,例2. 使氢原子发射 线, 最少必需给它多少能量?,线对应是4  2 的跃迁.,氢原子发射 线,必须把氢原子激发到第三激发态上,,,最少必需给它能量为,例3.试计算氢原子中赖曼系的最短波长和最长波长.,赖曼系,波长最短(即波数最大):,波长最长(即波数最小):,例4.处于第一激发态的氢原子,如果用可见光照射,能否 使之电离?,,,,使之电离需要能量为,可见光的光子最大能量为,不能使之电离,例5. 描述微观粒子状态的波函数为 则,1. 表示,,概率密度,2. 须满足条件,,单值, 有限, 连续,3.其归一化条件,,例6. 夫兰克---赫兹实验证实,,施特恩---盖拉赫实验证实,,戴维逊---革末用实验证实,,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,例7. 在一维无限深方阱中运动的粒子,下图为粒子处于,某一能量状态的波函数的曲线, 粒子出现概率最大的位置,,例8. 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.,1.,2.,3.,1,0,例9. 在
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