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量子化学的发展简介.pdf

2023-10-27 15:22:24信息公告32

2011年12要】科学技术的发展,对人类社会的存在和发展形成了全方位的深刻的影响,其中,尤其值得注意的是对人类思维方法的影响。本文觉得,从近代自然科学向现代自然科学跨越的过程中,对人类形成主导性影响的思维方法,也正处在由精典思维形式向量子思维形式转变的过程中。量子思维方法正方兴未艾地渗透到各个学科领域的研究当中,并有可能使对各个学科领域的研究乃至整个社会形成全新的影响和深刻的启示。【关键词】量子化学发展量子思维方法光子可分吗?物体吸收光午时,光子能量完全吸收吗?光量子的能量可分在微观世界里存在能量不连续的普遍现象。这是微观世界有别于宏观世界的明显特点之一。是吗?宏观物质连续可分,能量连续可变。宏观与微观有联系下边就通过对量子化学的介绍作出解答。一、量子思维形式的形成及特征普朗克很早就投入了对宋体幅射的探求,在用精典数学理论无论怎样都解释不了探求结果的情况下,他对精典数学理论进行了否定,提出崭新的量子假说新概念,并据之得出了公式,把幅射能量与幅射波谱统一了上去,解决了宋体幅射问题。普朗克的量子假说觉得,幅射是由一分分的能量组成的。如同物质是由一个个原子组成的一样。幅射中的一份能量即是一个量子。iaO物理好资源网(原物理ok网)

量子的能量大小取决于幅射的波长,波长越短,能量越大;波长越长,能量越小。换句话说,就是量子的能量与波长成正比,与频度成反比。所谓量子,来自拉丁文“分立的部份”或“数量”一词。光正是一个个量子的连续发射,但因为人的耳朵有视觉暂留现象,所以看不到一个个分离的量子,而听到的是一道道光线。因而,为新数学学的形成奠定了第一块基石。-----摘自《普朗克首创“量子论”》普朗克提出能量的量子化,没有提出光量子思想。能量量子化与幅射波爱因斯坦针对光电效应实验与精典理论的矛盾,提出了光量子假说。-在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份称作一个光子,光子的能量与频度成反比,即E=hγ。---摘自《量子论-百度百科》《光子说》爱因斯坦提出光量子思想,没有提出物质波思想。爱因斯坦提出光是一种粒子。能量量子化与光,光是一种粒子。物质分为两大类:实物和场。既然作为场的光有粒子性,这么作为粒子的电子、质子等实物是否也具有波动性?德布罗意由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体起来,得出物质波的概念。---摘自《量子论初步》德布罗意提出物质波思想,实物具有波动性。电子,质子等实物量子化,包括宏观物体。iaO物理好资源网(原物理ok网)

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能量量子化与物质为研究物体幅射电磁波的规律,取反射远弱于幅射的物体为研究对象,并将这些理想化模型称为“黑体”。普朗克假说说的是宋体幅射的问题。光电效应,爱因斯坦说的是物体吸收光的问题。物体吸收或幅射的能量是量子化的。作为粒子的电子,质子等实物能量量子化。二、光的粒子性通常物体热幅射时,不仅吸收或释放电磁波,还反射电磁波。物体反射时,怎样样呢?光子在介质中和物质微粒互相作用时,可能促使光向任何方向传播,这些现象叫光的散射.1922年,俄罗斯化学学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发觉,有些散射波的波长比入射波的波长略大量子物理公式图片,他觉得这是光子和电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子,康普顿假定光子和电子、质子这样的实物粒子一样,除了具有能量,也具有动量,碰撞过程中能量守恒,动量也守恒.根据这个思想列举等式后求出了散射前后的波长差,结果跟实验数据完全符合,这样就否认了他的假定。“从量子论的观点看,可以假定:任一特殊的X射线量子不是被幅射器中所有电子散射,而是把它的全部能量耗于某个特殊的电子,这电子转过来又将射线向某一特殊的方向散射,这个方向与入射束成某个角度。幅射量子路径的弯折造成动量发生变化。iaO物理好资源网(原物理ok网)

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结果,散射电子以一等于X射线动量变化的动量反冲。散射射线的能量等于入射射线的能量除以散射电子反冲的动能。因为散射射线应是一完整的量子,其频度也将和能量环比例地降低。为此,依据量子理论,我们可以期盼散射射线的波长比入射射线大”,而“散射幅射的硬度在原射线的前进方向要比反方向大,正如实验测得的那样。”---摘自《康普顿效应-百度百科》康普顿效应说明光的粒子性,同时说明能量的改变与光电效应有所不同,能量的改变有另一种方式,与光电效应中能量量子化有所不同。微观粒子两种现象(包括光子)能量一份一份的,能量量子化一个粒子表示一份量子化的能量。一个更大的粒子吸收或释放能量时量子物理公式图片,粒子表示量子化,一份一份的,不能取中间值。比如光电效应中。能量可以不像前面样一份一份的吸收或释放,能量的部份改变一个粒子与另一个粒子碰撞时,比如光子的散射,可以丧失或获得部份的能量,变到另一能量状态。宏观物体两种现象宏观物体波粒二象性,表示宏观物体能量量子化。宏观物体可以看成一份一份的能量,一个宏观物体表示一份能量,能量量子化。一个宏观物体可以看成另一个更大的宏观物体释放下来的。宏观物体与微观物体都有能量量子化与能量不是量子化两种现象。iaO物理好资源网(原物理ok网)

能量量子化说的是物体(包括宏观和微观)表示一份一份的能量被另一更大的物体释放或吸收时,能量是量子化的;能量不是量子化的,说的是物体与另一物体碰撞时侯,能量不是以量子化的完整的降低或减轻。假如宏观物体具有波粒二象性,这么宏观物体可以看成一份量子化的能量,这么一切物体具有能量量子化,同时能量还有不是量子化的方式。三、量子理论特征量子理论,或则说量子思维的特征是:——认为世界在基本结构上是相互联结的,应当从整体着眼看待世界,整体形成并决定了部份,同时部份也包含了整体的信息。——认为世界是“复数”的,存在多样性、多种选择性,在我们决定之前,选择是无限的和变化的,直至我们最终选择了,其他所有的可能性才坍塌。同时,这个选择为我们下一次选择又提供了无穷多的选项。——认为微观世界的发展存在跳跃性、不连续性和不确定性。——认为事物之间的因果联系像“蝴蝶效应”所显示的那样,是异常复杂的。——认为事物发展的前景是不可精确预测的。——认为微观化学现象不可能在未被干扰的情况下被检测和观察到,在弄清楚任何化学过程的活动中,人作为参与者总是处于决定性的地位。参考文献[1]芶秉聪.学院化学第二版[M]上海:国防工业出版社,2011[2]阿莱斯泰尔雷量子化学学:幻想还是真实[M].北京:山东人民出版社,2000.[3]戴维林德利.命运之神应置何方[M].南京:江苏人民出版社.[4]罗杰S琼斯.普通人的数学世界[M].北京:山东人民出版社.[5]江向东.量子幽灵[M].南京:中国少年儿童出版社,2000.iaO物理好资源网(原物理ok网)