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第1章 量子力学基础 1

1.1 量子论的产生及微观物理现象的特征 1

1.1.1 量子论的产生 1

1.1.2 旧量子论的局限 2

1.1.3 微观物理现象的特征 3

1.2 物质的波动性和粒子性 4

1.2.1 光的微粒说和波动说 4

1.2.2 实物粒子的波粒二象性 8

1.3 量子力学基本假设之一——波函数 10

1.3.1 电子衍射实验的再认识 10

1.3.2 波函数的物理意义 11

1.3.3 归一化波函数 11

1.4 量子力学基本假设之二——力学量算符 12

1.4.1 算符 12

1.4.2 算符的运算法则 14

1.4.3 线性算符 16

1.4.4 算符的本征函数和本征方程 16

1.4.5 自轭算符 17

1.4.6 线性自轭算符 19

1.5 量子力学基本假设之三——薛定谔方程 19

1.5.1 薛定谔方程 20

1.5.2 波函数的标准化条件 21

1.6 量子力学基本假设之四——态的叠加 22

1.6.1 力学量具有确定值的条件 22

1.6.2 不同力学量同时具有确定值的条件 23

1.6.3 力学量的平均值 24

1.7 量子力学基本假设之五——泡利不相容原理 25

1.7.1 泡利不相容原理的量子力学表达 26

1.7.2 费米子和玻色子 26

1.8 一维箱中粒子的薛定谔方程 27

1.8.1 一维箱中的粒子 27

1.8.2 一维箱中粒子的薛定谔方程及其解 27

1.8.3 薛定谔方程解的讨论 29

1.9 三维箱中粒子的薛定谔方程 31

1.9.1 三维箱中的粒子 31

1.9.2 三维箱中粒子的薛定谔方程及其解 32

习题 34

第2章 原子的结构、性质和原子光谱 36

2.1 单电子原子的薛定谔方程 36

2.2 单电子原子薛定谔方程的近似求解方法 38

2.2.1 薛定谔方程的变量分离 38

2.2.2 Φ（φ）方程的解 39

2.2.3 Θ（θ）方程的解 41

2.2.4 R（r）方程的解 43

2.2.5 单电子原子薛定谔方程的一般解 44

2.3 单电子原子运动状态的描述 45

2.3.1 主量子数n 45

2.3.2 角量子数l 45

2.3.3 磁量子数m 46

2.3.4 自旋量子数s 47

2.3.5 自旋磁量子数ms 47

2.3.6 总量子数j 47

2.3.7 总磁量子数mj 48

2.4 原子轨道的图形表示 49

2.4.1 波函数的节面数 49

2.4.2 径向分布图 49

2.4.3 角度分布图 50

2.4.4 原子轨道轮廓图 51

2.4.5 空间分布 51

2.4.6 氢原子的s态 52

2.5 多电子原子结构 55

2.5.1 变分法原理 55

2.5.2 单电子近似和中心力场近似 56

2.5.3 原子核外电子的排布 59

2.6 原子光谱 60

2.6.1 原子光谱的概念 60

2.6.2 氢原子光谱 61

2.6.3 碱金属的原子光谱 66

2.6.4 多电子原子的状态和光谱项符号 67

2.6.5 由电子组态确定光谱项 69

2.6.6 原子能级图 73

2.6.7 原子的光谱项 75

习题 76

第3章 双原子分子的结构和性质 78

3.1 氢分子离子的结构和共价键的本质 78

3.1.1 氢分子离子的薛定谔方程 78

3.1.2 线性变分法 79

3.1.3 变分法解氢分子离子的薛定谔方程 80

3.1.4 三个积分Haa，Hab和Sab的性质 82

3.1.5 氢分子离子的结构 83

3.1.6 共价键的本质 85

3.2 分子轨道理论 85

3.2.1 单电子波函数近似 86

3.2.2 分子轨道是原子轨道的线性组合 87

3.2.3 分子轨道的成键三原则 87

3.3 双原子分子的结构 91

3.3.1 同核双原子分子 91

3.3.2 异核双原子分子 96

3.4 分子光谱 97

3.4.1 分子光谱简介 97

3.4.2 双原子分子的转动光谱 100

3.4.3 双原子分子的振动光谱 104

3.4.4 双原子分子的振动-转动光谱 109

3.4.5 红外光谱 110

习题 115

第4章 分子的对称性 116

4.1 对称操作和对称元素 116

4.1.1 旋转和旋转轴 117

4.1.2 反演和对称中心 119

4.1.3 反映和对称面 119

4.1.4 旋转反演和反轴 120

4.1.5 旋转反映和映轴 122

4.2 对称元素的组合和群的乘法表 123

4.2.1 对称元素的组合定理 123

4.2.2 群的定义 124

4.2.3 群的乘法表 125

4.3 分子点群 126

4.3.1 Cn群 126

4.3.2 Cnh群 126

4.3.3 Cnv群 126

4.3.4 Sn群和Cm群 127

4.3.5 Dn群 127

4.3.6 Dnh群 127

4.3.7 Dnd群 127

4.3.8 T群，Th群和Td群 127

4.3.9 O群和Oh群 127

4.3.10 I群和Id群 128

4.4 分子的偶极矩和极化率 129

4.4.1 分子的偶极矩 129

4.4.2 分子偶极矩与对称性的关系 129

4.4.3 分子的诱导偶极矩和极化率 130

4.4.4 分子的摩尔折射度 130

4.5 分子的对称性与旋光性 132

习题 132

第5章 多原子分子的结构和性质 134

5.1 简单分子轨道理论 134

5.1.1 简单分子轨道理论的基本内容 134

5.1.2 用分子轨道理论处理丁二烯 136

5.1.3 电荷密度，键序，自由价和分子图 139

5.1.4 用简单分子轨道理论处理环状共轭体系 142

5.1.5 分子图的应用 144

5.2 价键理论简介 147

5.2.1 价键理论要点 147

5.2.2 实例 148

5.3 杂化轨道理论 149

5.3.1 等性杂化轨道理论 149

5.3.2 s-p等性杂化轨道 151

5.3.3 s-p-d杂化简介 154

5.3.4 不等性杂化轨道——H2O和NH3的结构分析 154

5.4 离域分子轨道理论 155

5.4.1 定域分子轨道模型 155

5.4.2 离域分子轨道理论简介 156

5.5 配位场理论 158

5.5.1 配合物的一般介绍 158

5.5.2 配合物的价键理论 159

5.5.3 配位场理论要点 162

5.5.4 分子轨道理论的解释 167

5.6 分子轨道的对称性及反应机理 170

5.6.1 前线轨道理论 170

5.6.2 分子轨道的对称守恒原理 172

习题 176

第6章 晶体结构 178

6.1 晶体结构的周期性 178

6.1.1 晶体的性质 178

6.1.2 等同点 179

6.1.3 点阵 180

6.1.4 晶格和晶格常数 183

6.1.5 14种布拉维晶格 184

6.2 晶体的宏观对称性 185

6.2.1 晶胞和晶胞参数 185

6.2.2 宏观对称性 187

6.2.3 七个晶系 188

6.2.4 32个宏观对称类型 189

6.3 晶体的定向和晶面符号 191

6.4 晶体的微观对称性 194

6.4.1 平移和平移轴 194

6.4.2 螺旋旋转与螺旋轴 194

6.4.3 滑移反映和滑移面 195

6.5 晶体的230个空间群 196

6.6 圆球的堆积方式及金属晶体 197

6.6.1 等径球的密堆积 197

6.6.2 不等径圆球的堆积 199

6.6.3 金属晶体 201

6.7 离子晶体 202

6.7.1 正、负离子间的相互作用势能 202

6.7.2 晶格能 203

6.7.3 离子晶体 204

6.8 共价晶体、分子晶体和混合键型晶体 205

6.8.1 共价晶体 205

6.8.2 分子晶体 205

6.8.3 混合键型晶体 206

6.9 共价半径、原子半径和离子半径 206

6.9.1 共价半径 207

6.9.2 原子半径 207

6.9.3 离子半径 207

6.10 X射线衍射分析 209

6.10.1 X射线的产生及性质 209

6.10.2 衍射的方向 210

6.10.3 衍射的强度 213

6.10.4 X射线衍射分析方法 216

6.10.5 应用 217

习题 219

部分习题参考答案 221

参考文献 225

附录 226