中国科学技术大学：《量子物理 Quantum Physics》课程教学资源（课件讲稿，共八章）

量子物理 中国科学技术大学 化学与材料科学学院

中国科学技术大学 化学与材料科学学院 量子物理

量子论是研究微观领域科学问题的理论基础，已有 百年的发展历史。 人们以量子力学的原理和方法为基础，研究各种物 理、化学、材料学问题的科学。 就其对化学科学的影响而言，量子理论不仅提供很 多有用的概念指导化学实践，而且也能提供定量的理 论计算结果，与实验比较。 量子理论与化学的其他分支相互交叉渗透，促进 了化学学科的发展，是化学和材料学理论的重要组成 部分

量子论是研究微观领域科学问题的理论基础，已有 百年的发展历史。 人们以量子力学的原理和方法为基础，研究各种物 理、化学、材料学问题的科学。 就其对化学科学的影响而言，量子理论不仅提供很 多有用的概念指导化学实践，而且也能提供定量的理 论计算结果，与实验比较。 量子理论与化学的其他分支相互交叉渗透，促进 了化学学科的发展，是化学和材料学理论的重要组成 部分

无机分子（材料)、金属配合物的结构和成键特性 有机分子（材料)的结构、性质和成键特性 分子（材料)的光、电、热等物理性质 分子光谱的产生机制、光谱解析 反应动力学、催化 生物大分子的结构和性质、酶的作用机理

• 无机分子（材料）、金属配合物的结构和成键特性 • 有机分子（材料）的结构、性质和成键特性 • 分子（材料）的光、电、热等物理性质 • 分子光谱的产生机制、光谱解析 • 反应动力学、催化 • 生物大分子的结构和性质、酶的作用机理

基本内容 第一章原子模型与旧量子论 第二章量子力学基础 第三章单电子原子 第四章表象理论与矩阵形式的量子力学 第五章微扰理论 第六章多电子原子 第七章双原子分子 第八章分子光谱基本原理

基ᴀ内容 第一章 原子模型与旧量子论 第二章 量子力学基础 第三章 单电子原子 第四章 表象理论与矩阵形式的量子力学 第五章 微扰理论 第六章 多电子原子 第七章 双原子分子 第八章 分子光谱基ᴀ原理

教材与参考书 《物质结构导论》，李俊清等，中国科学技术大学出版社 KQuantum Chemistry>I.V.Levine,Prentice Hall,2000 《量子力学教程》（第二版），周世勋等，高教出版社。 《量子力学》，曾谨言，科学出版社

教材与参考书 《物质结构导论》，李俊清等，中国科学技术大学出版社 《Quantum Chemistry》I.V.Levine, Prentice Hall,2000 《量子力学教程》（第二版），周世勋等，高教出版社。 《量子力学》，曾谨言，科学出版社

基本物理常数 李俊清等， 633页 真空中的光速 c2,997925×101。cm.s-1 电子电荷 e4.80298×10-1。esu Avogadro数 N 6.02252×1023 mol-i 电子静质量 m。 9.10906×10-28g 质子静质量 m,1.67251×10-3 g 中子静质量 m.1.67481×10-2‘ g Planck常数 h6.6256×10-27 erg·s Rydberg常数 R。1.0973731×105 cm-1 Bohr半径 a。5.29167×10-9 cm Bohr磁子 4g9.2732×10-11 erg.Gs-1 核磁子 4w5.0505×10-24 erg.Gs-1 气体常数 R8.3143×10 erg.K-1.mol-1 Bo1 tzmann常数k1.38054×10-16 erg·K-i

基ᴀ物理常数 李俊清等， 633 页

第一章原子模型与旧量子论 本章主要内容： 物质的原子论 电子的发现与原子结构模型 能量量子化与光的波粒二象性 氢原子的玻尔理论

物质的原子论 电子的发现与原子结构模型 能量量子化与光的波粒二象性 氢原子的玻尔理论 ᴀ章主要内容： 第一章 原子模型与旧量子论

§1-1物质的原子论 古代原子学说：原子(Atom)组成物质的最小单元，坚硬不可分割。 机械原子学说：原子是有质量的球形微粒，遵守力学定律和统计规律。 原子通过吸引力结合成宏观固体或液体。 化学原子学说： Dalton: 物质由大量分立的原子组成；不同物质的原子不同，每种原子有确 定原子量；“复杂原子”由为数不多的“简单原子”按简单整数比组成。 Avogadro: 气体由分子组成，分子由原子组成。分子是保持物质性质的最小单元。 同温同压的同体积气体含相同数目的分子

§1-1 物质的原子论 古代原子学说：原子（Atom）组成物质的最小单元，坚硬不可分割。 机械原子学说：原子是有质量的球形微粒，遵守力学定律和统计规律。 原子通过吸引力结合成宏观固体或液体。 化学原子学说： 物质由大量分立的原子组成；不同物质的原子不同，每种原子有确 定原子量；“复杂原子”由为数不多的“简单原子”按简单整数比组成。 气体由分子组成，分子由原子组成。分子是保持物质性质的最小单元。 同温同压的同体积气体含相同数目的分子。 Avogadro： Dalton：

现代原子学说： 原子是物质结构的一个层次。 19世纪末，三大发现 X射线 (W.Rontgen, 1895) 天然放射性 (H.Becquerel, 1896) 电子 (J.J.Thomson, 1897) 1911年 Rutherford 原子核式结构模型 1913年 Bohr 原子量子理论 解释氢光谱 1923-1927 量子力学诞生 成功解释原子现象

原子是物质结构的一个层次。 1911 年 Rutherford 原子核式结构模型 1913 年 Bohr 原子量子理论 解释氢光谱 1923-1927 量子力学诞生 成功解释原子现象 现代原子学说： 19世纪᳿，三大发现—— X射线 (W. Röntgen, 1895 ) 天然放射性 (H. Becquerel, 1896 ) 电子 (J.J. Thomson, 1897)

§1-2电子的发现与原子结构模型 一、 电子的发现 J.J.Thomson, 1897 (1906年获诺贝尔物理学奖) 阴极射线 研究装置 现象： 无电场，打在标尺零点； 加电场，射线偏转，通过偏转方向，判定带负电

§1-2 电子的发现与原子结构模型 一、电子的发现 J.J. Thomson, 1897 (1906年获诺贝尔物理学奖 ) 阴极射线 研究装置 现象： 无电场，打在标尺零点 ； 加电场，射线偏转,通过偏转方向,判定带负电