量子化学第1章数学准备.ppt
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1、1,量子化学(一) Quantum Chemistry (Part A),2008年11月,陈 文 凯 博 士,福州大学 化 学 化 工 学 院 福州大学 理论化学与分子设计计算研究所,2,关于主讲人,陈文凯,福州大学理论化学与分子设计计算研究所 办公室/实验室: 6号楼325房 电话: 0591-22866162 传真: 0591-87892522 电子邮件: 学习和工作经历 2006.08 福州大学化学化工学院 教授 2001.09 2006.07 福州大学化学化工学院化学系 副教授 2001.12 2004.06 福州大学化学学科博士后流动站从事博士后研究工作 1997.04 2001
2、.08 宁波大学(原宁波师范学院)化学系 讲师,副教授 1991.08 1997.07 中国科学院长春应用化学研究所, 物理化学专业,理学博士学位 1987.09 1991.07 浙江大学化学系,理学学士,3,关于量子化学,量子化学是整个化学学科体系的基础, 涉及较多基础理论知识,学习上有一定的难度。 大家一起努力学习,共同进步,4,Quantum Chemistry,Open a Door to Molecular Science,5,Quantum Chemistry,What is Quantum Chemistry? Quantum Chemistry applies quantum
3、mechanics to solve problems in chemistry.,6,关于经典物理学,到19世纪末,经典物理学的主要支柱牛顿力学和光学(包括电磁波理论),热力学取得了辉煌的成就。在巨大的成就灿烂光辉的眩惑下,原本对立的粒子概念和波概念,更被物理学家们将其普适化和绝对化了。与此同时,牛顿力学和波动力学的描述方法也被普适化和绝对化了。仿佛物理学所研究的全部对象,它们的性质真的非此即彼了。用爱因斯坦的话说就是:“上帝是不玩掷骰子的”。,7,关于经典物理学的局限性,牛顿力学(包括后来建立的相对论力学)并未涉及物质的内部构造、物体的内禀性质,而只局限于研究物体在其外在时空中的低速(高速
4、)机械运动;光学(包括后来的电磁波理论)也并没有涉及光的产生和吸收、光和物质的相互作用,而只局限于研究光的传播。经典物理学,一旦超出原来的范畴,进入这些新领域,便呈现出了捉襟见肘和漏洞百出的状态。就在经典物理学处于颠峰状态的19世纪末,也已经发现了许多无法用经典物理学去理解的现象。比如,1896年贝克勒耳发现放射性、黑体辐射问题中出现的紫外灾难、光电效应等等。这些都是经典物理学晴朗天空边际的朵朵乌云,预示着暴风雨的即将来临。,8,实践是检验真理的唯一标准,新的实验事实、新的实验现象永远是医治人们物理思想僵化的特效药方;严密的逻辑思维是我们最可靠的工具。两者的恰当结合,才是正确指引物理学家前进的
5、唯一灯塔,是肯定或扬弃一切理论的唯一裁判。其中,实验检验又是肯定或扬弃一切理论的最高和最后裁判。 当今的量子理论已经发展成为庞大的理论群体。可以毫不夸张地说,量子理论是物理学家迄今建立的最宏伟的物理理论,它博大精深、包罗万象,小至夸克和胶子的量子色动力学,大至宇宙的量子创生理论,量子理论无所不在。量子理论已经取得了前所未见的巨大的辉煌成就。,9,对量子力学的建立和早期发展作出过贡献的 物理学家(获得诺贝尔奖的大人物),( 1 ) 普朗克(M. Planck,18581947) 由于1900 年提出能量子概念,为量子理论奠立基础而获得了1918年诺贝尔物理学奖。 ( 2 ) 爱因斯坦(A. Ei
6、nstein,18791955) 由于在数学物理方面的成就和发现光电效应规律而获得了1921年诺贝尔物理学奖。 ( 3 ) 玻尔(N. Bohr,18851962) 由于研究原子结构和原子辐射以及1913 年提出氢原子模型而获得了1922 年诺贝尔物理学奖。 ( 4 ) 夫兰克(J. Franck,1882-1964)和( 5 ) 赫兹(G.L. Hertz,1887-1975)由于在1914 年发现电子与原子碰撞时只能转给原子分离能量而获得了1925 年诺贝尔物理学奖。 ( 6 ) 康普顿(A.H. Compton,18921962)由于1923 年发现光子与自由电子的非弹性散射作用即康普顿
7、效应,而与在1911 年发现一种观测带电粒子径迹的方法威耳逊云室的威耳逊(C.T.R. Wilson,18691959)分享了1927 年诺贝尔物理学奖。 ( 7 ) 德布罗意(L.V. de Broglie,18921987) 由于1924 年提出电子的波动性而获得了1929 年诺贝尔物理学奖。 ( 8 ) 海森伯(W.K. Heisenberg,19011976) 由于1925 年创立量子力学的矩阵力学,1927 年提出不确定关系而获得了1932 年诺贝尔物理学奖。 ( 9 ) 薛定谔(E. Schrodinger,18871961) 由于1926 年创立量子力学非相对论波动力学即薛定谔方
8、程。 ( 10 ) 狄拉克(P.A.M. Dirac) 由于1928 年创立量子力学相对论波动力学即狄拉克方程而获得了1933 年诺贝尔物理学奖。 ( 11 ) 泡利(W. Pauli,19001958) 由于1925 年发现不相容原理即泡利原理而获得了1945 年诺贝尔物理学奖。 ( 12 ) 玻恩(M. Born,18821970)由于量子力学研究,特别是对波函数的统计解释,而与博思(W.W.G. Bothe)分享了1954 年诺贝尔物理学奖。,10,Quantum Mechanics,Macroscopic,Microscopic,Quantum mechanics is the law
9、 governing the behavior of nuclei and electrons.,Correct Description for Bond-breaking and Bond-forming,11,Basis of Quantum Chemistry,Schrdinger equation: Hy = Ey,Erwin Schrdinger Paul A. M. Dirac,Nobel Prize in Physics 1933 “for the discovery of new productive forms of atomic theory“,Dirac (1929):
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