第5章物质结构基础.ppt

,爱因斯坦提出了质能转换关系:E = mc2光具有动量和波长,也即光具有波粒二象性。由于E = hv?c = ?v??hv = mc2 = mc?v??所以??= h / mc = h / p式中,c 为光速, h为普朗克常数,h =?10-34J·sˉ1,p为光子的动量。、粒二象性揭示了光被人们忽略的另一面,反之,粒子是否也具有被忽视的另一面,即波动性质呢?德·布罗意(de · Broglie)提出微观粒子也具有波的性质,并假设:?= h / mv式中,?为粒子波的波长;v为粒子的速率,m为粒子的质量电子衍射实验示意图1927年,粒子波的假设被电子衍射实验所证实。电子衍射示意图定向电子射线晶片光栅衍射图象实验时间较长的衍射图电子衍射具有与X-射线衍射相同的衍射条纹,电子具有波动性!!!电子波是一种遵循统计规律的概率波。后来发现,中子、质子、氢原子和氦原子等粒子流的衍射实验中可以观察到同样的衍射条纹。机械波-机械振动在介质中的传播,或者介质质点的振动。电磁波-由相互垂直的电场和磁场在空间以波的形式移动,其传播方向垂直于电场和磁场构成的平面。物质波-没有直接的物理意义,其强度反映出粒子出现概率的大小,故称概率波。物质波的波函数如何求得?电子的波动性由其波动方程即波函数来描述。思考:电子运动能否用经典的牛顿力学来描述?为什么?量子力学区别于牛顿力学:1. 微观粒子的能量是量子化的,不连续的;2. 只能描述电子在某位置上出现的概率为多大;概率波函数Ψ平方量子力学原理波函数(Ψ)可以通过薛定谔方程来求解:0mπ222???????????ψVEψψxψ)(82222hzy2?为电子的波函数,又称原子轨道,是空间坐标x、y、z 的函数。E 为核外电子总能量,V 为核外电子的势能,m为电子的质量。3. 波函数与量子数在求解Ψ的过程中,需要引入三个参数(量子数)——n、l、m(1)主量子数(n)电子层的层数表示核外电子层数并确定电子到核的平均距离;确定单电子原子的电子运动能量。对于氢原子或类氢离子,各状态的电子的能量只与n有关。n越大,E越大。n 的取值:n = 1,2,3,…n = 1,2,3,4, ···对应于电子层K,L,M,N, ···(2)角量子数(l)取0,1,2,…,(n-1)的整数l= 0,1,2,3分别对应s、p、d、f 轨道。表示亚层,基本确定原子轨道的形状对于多电子原子,l与n共同确定原子轨道的能量。Ens < Enp < End < Enfs轨道投影yxdxy轨道投影yx++--pz轨道投影zx+- 原子轨道的角度分布图