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辐射的频率分布
黑体的单位表面的辐射速率(单位时间辐射的能量)只 是温度的函数，与黑体材质无关。
辐射频率分布函数E(v)：在单位时间里黑体单位面积 表面辐射的频率在v ~ v+dv的能量为E(v)dv。
Wein位移定律 温度为T时辐射能量最大处的频率为vm, 则
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结构化学的研究对象
1. 微观粒子(原子和分子)的运动规律 2. 原子结构与分子结构, 化学键的本质 3. 晶体的微观结构，结构与性能的关系
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结构化学的理论基础
量子力学：微观粒子体系的物理学 量子化学：运用量子力学的原理与理论方法研
vm /T = constant
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经典理论解释
(1). Wein 公式：1896年, 假设辐射波长分布类似于 Maxwell分子速率分布,导出黑体辐射公式. 高频率(短 波)与实验吻合.
E(v)

2hv3
c2
ehv
Planck 量子理论
1900年10月19日 Planck从黑体辐射实验曲线拟合出精确公式 E(v) = a3/[exp(b/T)1]。 1900年12月14日 普朗克提出相应的理论，给出常数a, b
E(v)

2v 2
c2
hv ehv kT 1
h为普朗克常数。h = 6.626181034Js
物理学家认为，任何问题都可以解决。只有一两个 问题有点令人烦恼，但也很快可以解决掉。
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经典物理学的困难
1. 微观领域 量子力学
(1). 黑体辐射 (2). 1887 Hertz photoclectric effect的发现 (3). 1909 Rutherford 粒子散射实验
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课程内容
Part 1. 量子力学基础 第一章：量子力学基本原理(7) Part 2. 原子结构 运用量子力学原理处理原子结构 第二章：原子结构与性质(7) Part 3. 分子结构 运用量子力学原理处理分子结构
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第三章：共价键与双原子分子(8) 第四章：分子对称性(4) 第五章：多原子分子(5) Part 4. 晶体结构 第七章：晶体的点阵结构和晶体的性质(6) 第八章：金属的结构和性质(2) 第九章：离子化合物的结构和性质(2)
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1.2 黑体辐射
什么是黑体(blackbody)
完美黑体：完全吸收投射到其上面的所有辐射(光)
实验上最接近于完美的黑体：带一个微 孔的中空物体
带有一微孔的空心金属球非常接近于 黑体，进入金属球小孔的辐射经过多次 吸收反射后实际上被全部吸收。当空腔 受热时，空腔壁会发出辐射，极小部分 通过小孔逸出。黑体是理想的吸收体， 也是理想的发射体。
究化学体系，包括原子与分子的结构与性质 微观粒子与宏观物体遵循不同的运动规律，需
要用不同的物理理论进行描述和研究。
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第一章 量子力学基本原理
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1.1 量子力学的产生背景
经典物理学(1900之前)
经典力学，热力学，气体运动理论，光学，电磁理 论, 统计物理学
重要思想: 1. 量子化 2. 波粒二象性, 物质波 3. 量子跃迁
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量子力学的建立
1927 Davisson,Germer 电子衍射实验测定电 子波长与de Broglie 的理论预言一致 1925~1928 Heisenberg, Schrodinger,Born, Dirac建立了量子力学 量子力学成功地应用于原子问题； 任何化学问题原则上都可以用量子力学解决
h (eh kT 1)
能量量子化(energy quantization)
在经典物理中，能量可连续取值，系统的能量可以是任何值。
但在量子理论中，系统的能量不能连续取值，能量是量子化的。
频率的电磁辐射的基本能量单位是h，称为能量子。辐射的能 量只能是h的整数倍。
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结构化学
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结构化学基础(第 四 板)
周公度 段连运 编著
参考教材 1. I.N.Levine,《Physical Chemistry》, 6th edition, 2008. page 590~733, Chap17~19. 2. P. Atkins, Physical Chemistry, 8th,2005 Chap8~12, page243~429
原子核式结构模型 (4). 原子光谱
2. 高速运动与电磁波的传播介质
以太假说 迈克尔-莫雷实验
相对论
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旧量子论
1900 Planck 黑体辐射中量子的假设 (blackbody radiation)
1905 Einstein 光电效应中的量子假设 1913 Bohr原子理论 量子假设用于氢原子 1924 de Broglie 物质波假设
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Planck
Plank量子理论
(1) 黑体腔壁由带电粒子组成，它们以各种频率振动， 根据电磁理论，以频率振动的电荷会辐射相同频率的 电磁波。 (2) 每个振动电荷(振动频率)辐射的电磁波能量不是 连续的，而是h的整数倍，0, h, 2 h, 3 h , 。 这些能量的分布符合玻尔兹曼分布律: exp(nh/kT).
kT
(2). Rayleigh-Jeans公式：1900年Rayleigh、1905年 Jeans利用能量连续分布的经典观念与能量均分原 理导出了黑体辐射谱的公式。
低频率(长波)与实验吻合. 紫外灾难 (v , Ev )
Hale Waihona Puke 2v 2E(v) c2 kT
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