结构化学第一章
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
互作用，不断幅射能量，电子能量逐渐减小,电子最后将螺旋状地落 入原子核;2)原子光谱是连续的.因为电子能量逐渐减小,辐射频率逐
渐改变.
但从原子光谱观察，在没有外作用时，原子不发生辐射，受到 作用时，原子也只发射自己特有的频率，不会连续辐射，与原子稳
定性和光谱分立性相矛盾:
经典物理学无法解释氢原子光谱！
1.1.4
实物粒子的波粒二象性
L.V.de Broglie（德布罗意）在光的波粒二象性(waveparticle duality ) 的启发下，提出了一个大胆的假设。
他认为辐射的波粒二象性同样适用于物质，一度被视为波
的光已被证明有粒子性 , 现在需要“反过来”把一直认为 是实物粒子的电子等物质, 也看作是波， 并指出表征实物 粒子的粒子性的物理量动量P和表征其波动性的物理量波长 之间应有如下关系：
家认识到, 必须对物理学进行一场深刻变革.
法国物理学家德布罗意(L.V.de Broglie)勇敢地迈出一 大步. 1924年, 他提出了物质波可能存在的主要论点.
Louis Victor due de Broglie
德布罗意原来学习历史，后来改 学理论物理学。他善于用历史的观点， 用对比的方法分析问题。 1923年，德布罗意试图把粒子性 和波动性统一起来。1924年，在博士 论文《关于量子理论的研究》中提出 德布罗意波，同时提出用电子在晶体 上做衍射实验的想法。 法国物理学家，1929年 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波 诺贝尔物理学奖获得者， 思想的重大意义，评价说“我相信这 波动力学的创始人，量 是揭开我们物理学最困难谜题的第一 子力学的奠基人之一。 道微弱的希望之光”。
de Broglie关系式为:
ν = E / h λ = h / p
这个假设究竟是否正确，有无实际意义，关键是要得到 实验证实。 1927年，戴维逊、革末用电子束单晶衍射法，G.P.汤姆 逊用薄膜透射法证实了物质波的存在, 用德布罗意关系式计 算的波长与布拉格方程计算结果一致. 1929年, de Broglie获诺
23
70年代，唐敖庆、徐光宪先生在国内率先开展了量化 计算的研究工作。
唐敖庆(1915 11.18 - 2008 07.15），江苏宜兴人，理论化 学家､教育家,创建了中国的科学基金制度｡1940年毕业于西南 联合大学化学系。1949年获美国哥伦比亚 大学博士学位。国 家自然科学基金委员会名誉主任，吉林大学教授、名誉校长。 享年93岁。
• 理论与实践相结合
将结构和性能联系起来，用以设计合成路线、改进产品 质量、开拓产品用途。
量子力学诺贝尔奖获得者
结构测定诺贝尔奖获得者
5）
2011年诺贝尔化学奖
“发现准晶体”
在准晶中，人们发现了原子世界中的阿拉伯式镶嵌图： 这是一种迷人的模式，它是规则的，但彼此之间又不 是简单的平移对称。准晶的这种结构曾被认为是不可 能存在的，而Daniel Shechtman却向这种根深蒂固的 科学观念发出了挑战。2011年度诺贝尔化学奖从根本 上改变了化学家对固体物质的认识。
能 量
Wien（维恩）曲线
RayleighJeans（瑞 利－金斯） 曲线
实验曲线 波长 黑体辐射能量分布曲线
1.1.2
光电效应与光的二象性
经典物理无法解释的另一个现象来自 H. R.
Hertz 1887年的著名实验. 这一实验极为有趣和重
要, 因为它既证实了Maxwell的电磁波理论(该理论
贝尔物理学奖；1937年，戴维逊、革末、G.P.汤姆逊也获得
诺贝尔奖. 实验进一步表明，不但电子，中子、质子和原子等微粒 也具有波动性，也遵循de Broglie关系。
金晶体的电子衍射图
(Debye-Scherrer图)
氧化锆晶体的X射线衍射图 (Debye-Scherrer图)
de Broglie波不仅对建立量子力学和原子、分子结 构理论有重要意义，而且在技术上有重要应用.
认 为 光 也 是 电 磁 波 ), 又发现了光电效应
(photoelectric effect), 后来导致了光的粒子学 说.
经典物理学能否解释呢？ 1911 年卢瑟福提出原子结构模型，原子由原子核与电子组成， 原子核是一个很小的带正电的核，电子带负电绕核运转。
按照经典力学分析 :1) 原子为一不稳定体系 . 电子与核的电场相
1982年4月8日的早晨，一幅违反自然规律的画面出现 在Daniel Shechtman的电子显微镜下。人们一直以为， 在所有固体物质中，原子都以周期性不断重复的对称 模式排列构成晶体。这种重复的结构是形成晶体所必 须的。
达尼埃尔· 谢赫特曼 (Daniel Shechtman)
而Shechtman得到的画面显示，在他的晶体里，原子 并没有以简单重复的模式排列。人们一直以为这样的 模式是不可能存在的，正如一个由五边形和六边形组 成的足球面不能只用六边形拼成。因为这项发现极具 争议性，他努力为自己辩解，以至于被请出了研究团 队。不过，他的抗争最终迫使其他科学家们开始重新 思考物质最本质的属性。
2012年诺贝尔化学奖
只要坚持就会成功
G蛋白偶联受体工作机理
2013年，美国科学家马丁· 卡普拉斯(Martin Karplus)、迈克 尔· 莱维特(Michael Levitt)和亚利耶· 瓦谢尔(Arieh Warshel)
在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献，获2013年
诺贝尔化学奖。
研究方法
♥“演绎”法:从量子力学规律出发
如阐明元素周期律的本质、化学键的本质等。
♥“归纳”法:物理测试方法
如用x射线结构分析、原子光谱、分子光谱、电子及 磁学性质的测定，核磁共振、电子自旋共振等方法研究 物质内部原子的排列及运动状况、原子和分子中电子的 运动状态等，然后总结出规律。
二、结构化学的发展历程
中需要重视这种方法. 然而，它是一种或然性推理，而不
是必然性推理，因而有局限性，其结论的正确与否必须 由实践来检验.
1.1.5 Schrö dinger方程
de Broglie波的存在虽然已被证实，但还缺少一个描 述它存在于时空中的波动方程. 1926年，E.Schrö dinger 创立波动力学，其核心就是今天众所周知的Schrö dinger
1927年，海特勒-伦敦成功处理H2分子，斯莱特，鲍令
发展了化学键理论，后人又发展了化学反应理论，分子轨
道理论，HMO，前线轨道理论
• 充分利用现代物理测试方法
采用电子技术、计算机、单晶衍射、多晶衍射、原子光谱、 分子光谱、核磁共振等现代手段，积累了大量结构数据，为归 纳总结结构化学的规律和原理作基础。
方程，包括下列定态方程和与时间有关的方程,
有时笼
统地称为波动方程. 这不是简单的代数方程，而是微分 方程(以后将逐步了解其含义和应用):
不含时间与含时间的Schrö dinger方程
图1-1 黑体辐射示意图 黑体辐射能量密度与波长的关系是 19 世纪末物理
学家关心的重要问题之一.
Rayleigh-Jeans把分子物理学中能量 按自由度均分原则用到电磁辐射上， 按其公式计算所得结果在长波处比较 接近实验曲线。 Wien假定辐射波长的分布与 Maxwell分子速度分布类似，计算结果 在短波处与实验较接近。 经典理论无论如何也得不出这种有 极大值的曲线。
1920年11月7日出生于浙江省绍兴上虞市，1944年
毕业于交通大学化学系。1951年获美国哥伦比亚大
学物理化学博士学位，不久回国，到北京大学任教 至今。1980年当选为中国科学院学部委员（院士）。
现任北京大学化学系教授、博士生导师。徐光宪夫
人高小霞，亦是化学家。
24
邓从豪院士，山东大学
孙家锺院士，吉林大学
重点是利用量子力学引出新概念（如原子轨道、分子轨道等），从微观角
度对化学问题作出解释和预测，而不必深入可能迷路的数学丛林。
§1.1
量子力学的产生背景
经典物理学到19世纪末，已经发展的相当完善。
机械方面有牛顿三大定律；热力学方面有吉布斯理论； 电磁学方面有麦克斯韦方程统一解释电、磁、光等现象； 统计力学有波耳兹曼的统计力学。
使用de Broglie波的电子显微镜分辨率达到光学 显微镜的数千倍,为我们打开了微观世界的大门.
de Broglie波的提出是类比法的成功典范
从科学方法论的角度讲, 由光的波粒二象性到实物微
粒的波粒二象性是一种类比推理. 类比是由两个或两类对
象之间在某些方面的相似或相同，推出它们在其他方面 也可能相似或相同的思想方法，是一种由特殊到特殊、 由此类及彼类的过程 . 类比可以提供重要线索，启迪思想， 是发展科学知识的一种有效的试探方法.我们在研究工作
1-2学时
结构化学 (物质结构）
主讲： 刘永军 教授 (量子力学基础，原子结构，原 子光谱，分子对称性) 步宇翔 教授 （分子轨道理论, 价键理论，分子
光谱，晶体结构）
e-mail: yongjunliu_1@sdu.edu.cn
电话：(883)65576
地址：化学新楼 308
绪
论
一、结构化学的主要内容 二、结构化学的发展历程
教学目标 了解微观粒子的波粒二象性，掌握量子力学的基本假设， 并能用薛定谔方程处理简单体系。 学习要点
1. 掌握量子力学基本假设：用波函数描述微观粒子状态；用
算符表示物理量；用本征方程求解微观粒子运动规律；状态函 数满足态叠加原理；Pauli不相容原理。 2. 掌握势箱中自由粒子的运动状态（波函数、能量）。
江元生院士，南京大学
黎乐民院士，北京大学
张乾二院士，厦门大学
吴云东院士，北京大学
刘若庄院士，北京师范大学
方维海院士，北京师范大学
三
• 要努力学会应用抽象思维及数学工具处理问题 • 注意学习前人处理问题解决问题的方法,而不是注 重繁琐的数学推导,善于理解所用模型的具体意义
第一章 量子力学基础
量子力学是20世纪的三大科学发现之一（相对论，量子力
学，DNA的双螺旋结构）
量子力学是结构化学的理论基础，它不但具有难以回避的高 度抽象的数学结构，而且具有极其深刻的哲学意义，以至于有 些说法显得有悖常理。 N. Bohr 说：任何能思考量子力学而又没有搞得头晕目
眩的人，都没有真正理解量子力学。
注意：量子力学是结构化学的理论基础，但不是结构化学的主要内容，
三、结构化学的学习方法
概括一下：
研究内容
•微观粒子运动所遵循的量子力学规律
•原子结构（原子中电子的分布和能级） • 分子结构（化学键的性质和分子的能量状态） • 晶体结构（晶胞中分子的堆垛） • 实验方法（IR、NMR、UPS、XPS等） • 结构与性能的关系（结构
决定 反映
性能）
由Bohr模型, 结合经典力学运动定律, 可解出Rydberg
常数的理论值，进而计算各已知线系波数.
结果与实验Байду номын сангаас相当符合.
氢原子能级示意图与氢光谱
n=5 n=4 n=3 n=2
n=1
Bohr 模型对于单电子原子在多方面应用得很有成效，
对碱金属原子也近似适用. 但它竟不能解释 He 原子的光
谱，更不必说较复杂的原子；也不能计算谱线强度。 后来，Bohr模型又被A.Sommerfeld等人进一步改进， 增加了椭圆轨道和轨道平面取向量子化(即空间量子化)。 但这些改进并没有从根本上解决问题 , 促使更多物理学
• 19世纪末,随着量子力学的诞生而逐渐发展
新发现：电子的发现；元素的天然放射性的发现；黑体
辐射现象的规律的发现。”经典物理学理论”无法解释
1900年，普朗克（M. Planck）提出量子论 1905年，爱因斯坦（A. Einstein）先提出相对论，后又
提出光的量子论 1913年，波尔（N. Bohr）提出原子结构的量子理论 1924年，德布罗意（de. Broglie）提出微观粒子的波粒二象性 薛定谔，海森堡，狄拉克等建立了“量子力学”理论 从此，物质结构的研究获得了可靠而有效的理论基础
它对几个问题始终不能给予解释 , 其中之一就是著名的黑体辐射问题 . 此外还有光电效应、原子光谱和原子结构等问题. 经典物理学对解释这些 实验现象的失败,导致了量子论力学和相对论力学的诞生.
1.1.1 黑体辐射和能量量子化
黑体：能全部吸收外来电磁波 的理想物体。黑色物体或开一 小孔的空心金属球近似于黑体。 黑体辐射：加热时，黑体能辐 射出各种波长电磁波的现象。
渐改变.
但从原子光谱观察，在没有外作用时，原子不发生辐射，受到 作用时，原子也只发射自己特有的频率，不会连续辐射，与原子稳
定性和光谱分立性相矛盾:
经典物理学无法解释氢原子光谱！
1.1.4
实物粒子的波粒二象性
L.V.de Broglie（德布罗意）在光的波粒二象性(waveparticle duality ) 的启发下，提出了一个大胆的假设。
他认为辐射的波粒二象性同样适用于物质，一度被视为波
的光已被证明有粒子性 , 现在需要“反过来”把一直认为 是实物粒子的电子等物质, 也看作是波， 并指出表征实物 粒子的粒子性的物理量动量P和表征其波动性的物理量波长 之间应有如下关系：
家认识到, 必须对物理学进行一场深刻变革.
法国物理学家德布罗意(L.V.de Broglie)勇敢地迈出一 大步. 1924年, 他提出了物质波可能存在的主要论点.
Louis Victor due de Broglie
德布罗意原来学习历史，后来改 学理论物理学。他善于用历史的观点， 用对比的方法分析问题。 1923年，德布罗意试图把粒子性 和波动性统一起来。1924年，在博士 论文《关于量子理论的研究》中提出 德布罗意波，同时提出用电子在晶体 上做衍射实验的想法。 法国物理学家，1929年 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波 诺贝尔物理学奖获得者， 思想的重大意义，评价说“我相信这 波动力学的创始人，量 是揭开我们物理学最困难谜题的第一 子力学的奠基人之一。 道微弱的希望之光”。
de Broglie关系式为:
ν = E / h λ = h / p
这个假设究竟是否正确，有无实际意义，关键是要得到 实验证实。 1927年，戴维逊、革末用电子束单晶衍射法，G.P.汤姆 逊用薄膜透射法证实了物质波的存在, 用德布罗意关系式计 算的波长与布拉格方程计算结果一致. 1929年, de Broglie获诺
23
70年代，唐敖庆、徐光宪先生在国内率先开展了量化 计算的研究工作。
唐敖庆(1915 11.18 - 2008 07.15），江苏宜兴人，理论化 学家､教育家,创建了中国的科学基金制度｡1940年毕业于西南 联合大学化学系。1949年获美国哥伦比亚 大学博士学位。国 家自然科学基金委员会名誉主任，吉林大学教授、名誉校长。 享年93岁。
• 理论与实践相结合
将结构和性能联系起来，用以设计合成路线、改进产品 质量、开拓产品用途。
量子力学诺贝尔奖获得者
结构测定诺贝尔奖获得者
5）
2011年诺贝尔化学奖
“发现准晶体”
在准晶中，人们发现了原子世界中的阿拉伯式镶嵌图： 这是一种迷人的模式，它是规则的，但彼此之间又不 是简单的平移对称。准晶的这种结构曾被认为是不可 能存在的，而Daniel Shechtman却向这种根深蒂固的 科学观念发出了挑战。2011年度诺贝尔化学奖从根本 上改变了化学家对固体物质的认识。
能 量
Wien（维恩）曲线
RayleighJeans（瑞 利－金斯） 曲线
实验曲线 波长 黑体辐射能量分布曲线
1.1.2
光电效应与光的二象性
经典物理无法解释的另一个现象来自 H. R.
Hertz 1887年的著名实验. 这一实验极为有趣和重
要, 因为它既证实了Maxwell的电磁波理论(该理论
贝尔物理学奖；1937年，戴维逊、革末、G.P.汤姆逊也获得
诺贝尔奖. 实验进一步表明，不但电子，中子、质子和原子等微粒 也具有波动性，也遵循de Broglie关系。
金晶体的电子衍射图
(Debye-Scherrer图)
氧化锆晶体的X射线衍射图 (Debye-Scherrer图)
de Broglie波不仅对建立量子力学和原子、分子结 构理论有重要意义，而且在技术上有重要应用.
认 为 光 也 是 电 磁 波 ), 又发现了光电效应
(photoelectric effect), 后来导致了光的粒子学 说.
经典物理学能否解释呢？ 1911 年卢瑟福提出原子结构模型，原子由原子核与电子组成， 原子核是一个很小的带正电的核，电子带负电绕核运转。
按照经典力学分析 :1) 原子为一不稳定体系 . 电子与核的电场相
1982年4月8日的早晨，一幅违反自然规律的画面出现 在Daniel Shechtman的电子显微镜下。人们一直以为， 在所有固体物质中，原子都以周期性不断重复的对称 模式排列构成晶体。这种重复的结构是形成晶体所必 须的。
达尼埃尔· 谢赫特曼 (Daniel Shechtman)
而Shechtman得到的画面显示，在他的晶体里，原子 并没有以简单重复的模式排列。人们一直以为这样的 模式是不可能存在的，正如一个由五边形和六边形组 成的足球面不能只用六边形拼成。因为这项发现极具 争议性，他努力为自己辩解，以至于被请出了研究团 队。不过，他的抗争最终迫使其他科学家们开始重新 思考物质最本质的属性。
2012年诺贝尔化学奖
只要坚持就会成功
G蛋白偶联受体工作机理
2013年，美国科学家马丁· 卡普拉斯(Martin Karplus)、迈克 尔· 莱维特(Michael Levitt)和亚利耶· 瓦谢尔(Arieh Warshel)
在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献，获2013年
诺贝尔化学奖。
研究方法
♥“演绎”法:从量子力学规律出发
如阐明元素周期律的本质、化学键的本质等。
♥“归纳”法:物理测试方法
如用x射线结构分析、原子光谱、分子光谱、电子及 磁学性质的测定，核磁共振、电子自旋共振等方法研究 物质内部原子的排列及运动状况、原子和分子中电子的 运动状态等，然后总结出规律。
二、结构化学的发展历程
中需要重视这种方法. 然而，它是一种或然性推理，而不
是必然性推理，因而有局限性，其结论的正确与否必须 由实践来检验.
1.1.5 Schrö dinger方程
de Broglie波的存在虽然已被证实，但还缺少一个描 述它存在于时空中的波动方程. 1926年，E.Schrö dinger 创立波动力学，其核心就是今天众所周知的Schrö dinger
1927年，海特勒-伦敦成功处理H2分子，斯莱特，鲍令
发展了化学键理论，后人又发展了化学反应理论，分子轨
道理论，HMO，前线轨道理论
• 充分利用现代物理测试方法
采用电子技术、计算机、单晶衍射、多晶衍射、原子光谱、 分子光谱、核磁共振等现代手段，积累了大量结构数据，为归 纳总结结构化学的规律和原理作基础。
方程，包括下列定态方程和与时间有关的方程,
有时笼
统地称为波动方程. 这不是简单的代数方程，而是微分 方程(以后将逐步了解其含义和应用):
不含时间与含时间的Schrö dinger方程
图1-1 黑体辐射示意图 黑体辐射能量密度与波长的关系是 19 世纪末物理
学家关心的重要问题之一.
Rayleigh-Jeans把分子物理学中能量 按自由度均分原则用到电磁辐射上， 按其公式计算所得结果在长波处比较 接近实验曲线。 Wien假定辐射波长的分布与 Maxwell分子速度分布类似，计算结果 在短波处与实验较接近。 经典理论无论如何也得不出这种有 极大值的曲线。
1920年11月7日出生于浙江省绍兴上虞市，1944年
毕业于交通大学化学系。1951年获美国哥伦比亚大
学物理化学博士学位，不久回国，到北京大学任教 至今。1980年当选为中国科学院学部委员（院士）。
现任北京大学化学系教授、博士生导师。徐光宪夫
人高小霞，亦是化学家。
24
邓从豪院士，山东大学
孙家锺院士，吉林大学
重点是利用量子力学引出新概念（如原子轨道、分子轨道等），从微观角
度对化学问题作出解释和预测，而不必深入可能迷路的数学丛林。
§1.1
量子力学的产生背景
经典物理学到19世纪末，已经发展的相当完善。
机械方面有牛顿三大定律；热力学方面有吉布斯理论； 电磁学方面有麦克斯韦方程统一解释电、磁、光等现象； 统计力学有波耳兹曼的统计力学。
使用de Broglie波的电子显微镜分辨率达到光学 显微镜的数千倍,为我们打开了微观世界的大门.
de Broglie波的提出是类比法的成功典范
从科学方法论的角度讲, 由光的波粒二象性到实物微
粒的波粒二象性是一种类比推理. 类比是由两个或两类对
象之间在某些方面的相似或相同，推出它们在其他方面 也可能相似或相同的思想方法，是一种由特殊到特殊、 由此类及彼类的过程 . 类比可以提供重要线索，启迪思想， 是发展科学知识的一种有效的试探方法.我们在研究工作
1-2学时
结构化学 (物质结构）
主讲： 刘永军 教授 (量子力学基础，原子结构，原 子光谱，分子对称性) 步宇翔 教授 （分子轨道理论, 价键理论，分子
光谱，晶体结构）
e-mail: yongjunliu_1@sdu.edu.cn
电话：(883)65576
地址：化学新楼 308
绪
论
一、结构化学的主要内容 二、结构化学的发展历程
教学目标 了解微观粒子的波粒二象性，掌握量子力学的基本假设， 并能用薛定谔方程处理简单体系。 学习要点
1. 掌握量子力学基本假设：用波函数描述微观粒子状态；用
算符表示物理量；用本征方程求解微观粒子运动规律；状态函 数满足态叠加原理；Pauli不相容原理。 2. 掌握势箱中自由粒子的运动状态（波函数、能量）。
江元生院士，南京大学
黎乐民院士，北京大学
张乾二院士，厦门大学
吴云东院士，北京大学
刘若庄院士，北京师范大学
方维海院士，北京师范大学
三
• 要努力学会应用抽象思维及数学工具处理问题 • 注意学习前人处理问题解决问题的方法,而不是注 重繁琐的数学推导,善于理解所用模型的具体意义
第一章 量子力学基础
量子力学是20世纪的三大科学发现之一（相对论，量子力
学，DNA的双螺旋结构）
量子力学是结构化学的理论基础，它不但具有难以回避的高 度抽象的数学结构，而且具有极其深刻的哲学意义，以至于有 些说法显得有悖常理。 N. Bohr 说：任何能思考量子力学而又没有搞得头晕目
眩的人，都没有真正理解量子力学。
注意：量子力学是结构化学的理论基础，但不是结构化学的主要内容，
三、结构化学的学习方法
概括一下：
研究内容
•微观粒子运动所遵循的量子力学规律
•原子结构（原子中电子的分布和能级） • 分子结构（化学键的性质和分子的能量状态） • 晶体结构（晶胞中分子的堆垛） • 实验方法（IR、NMR、UPS、XPS等） • 结构与性能的关系（结构
决定 反映
性能）
由Bohr模型, 结合经典力学运动定律, 可解出Rydberg
常数的理论值，进而计算各已知线系波数.
结果与实验Байду номын сангаас相当符合.
氢原子能级示意图与氢光谱
n=5 n=4 n=3 n=2
n=1
Bohr 模型对于单电子原子在多方面应用得很有成效，
对碱金属原子也近似适用. 但它竟不能解释 He 原子的光
谱，更不必说较复杂的原子；也不能计算谱线强度。 后来，Bohr模型又被A.Sommerfeld等人进一步改进， 增加了椭圆轨道和轨道平面取向量子化(即空间量子化)。 但这些改进并没有从根本上解决问题 , 促使更多物理学
• 19世纪末,随着量子力学的诞生而逐渐发展
新发现：电子的发现；元素的天然放射性的发现；黑体
辐射现象的规律的发现。”经典物理学理论”无法解释
1900年，普朗克（M. Planck）提出量子论 1905年，爱因斯坦（A. Einstein）先提出相对论，后又
提出光的量子论 1913年，波尔（N. Bohr）提出原子结构的量子理论 1924年，德布罗意（de. Broglie）提出微观粒子的波粒二象性 薛定谔，海森堡，狄拉克等建立了“量子力学”理论 从此，物质结构的研究获得了可靠而有效的理论基础
它对几个问题始终不能给予解释 , 其中之一就是著名的黑体辐射问题 . 此外还有光电效应、原子光谱和原子结构等问题. 经典物理学对解释这些 实验现象的失败,导致了量子论力学和相对论力学的诞生.
1.1.1 黑体辐射和能量量子化
黑体：能全部吸收外来电磁波 的理想物体。黑色物体或开一 小孔的空心金属球近似于黑体。 黑体辐射：加热时，黑体能辐 射出各种波长电磁波的现象。