核外电子运动的波粒二象性

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1、第二节原子结构的近代概念第一章 第一章 第一章 第一章 原子结构 原子结构 原子结构 原子结构无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案第二节 第二节 第二节 第二节 第二节 第二节 第二节 第二节 核外电子运动状 核外电子运动状 核外电子运动状 核外电子运动状 态的近代描述 态的近代描述 态的近代描述 态的近代描述5-21 电子的波粒二象性1-21 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性本小节将讲

2、述以下几个方面的内容： 本小节将讲述以下几个方面的内容： 本小节将讲述以下几个方面的内容： 本小节将讲述以下几个方面的内容： 1.光的波粒二象性 光的波粒二象性 光的波粒二象性 光的波粒二象性2电子的波粒 电子的波粒 电子的波粒 电子的波粒 二象性 二象性 二象性 二象性 3.海森堡不确定原理 海森堡不确定原理 海森堡不确定原理 海森堡不确定原理量子力学的基础： 量子力学的基础： 量子力学的基础： 量子力学的基础： 微观世界的 微观世界的 微观世界的 微观世界的 量子性 量子性 量子性 量子性微粒运动的 微粒运动的 微粒运动的 微粒运动的 统计性 统计性 统计性 统计性5-21 电子的波粒二象

3、性1-21 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性波粒二象性概念： 波粒二象性概念： 波粒二象性概念： 波粒二象性概念：微观粒子（电子、质子）有时候象具有 微观粒子（电子、质子）有时候象具有 微观粒子（电子、质子）有时候象具有 微观粒子（电子、质子）有时候象具有 质量和大小的粒子，有时候象具有一定 质量和大小的粒子，有时候象具有一定 质量和大小的粒子，有时候象具有一定 质量和大小的粒子，有时候象具有一定 波长或频率的波。微观粒子既具有波的 波长或频率的波。微观粒子既具有波的 波长或频率的波。微观粒子既具有波的 波长或频率的波。微观

4、粒子既具有波的 性质又具有粒子的性质称为波粒二象性。 性质又具有粒子的性质称为波粒二象性。 性质又具有粒子的性质称为波粒二象性。 性质又具有粒子的性质称为波粒二象性。5-21 电子的波粒二象性1-21 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 1.光的波粒二象性 光的波粒二象性 光的波粒二象性 光的波粒二象性光的传播和光的衍 光的传播和光的衍 光的传播和光的衍 光的传播和光的衍 光的传播和光的衍 光的传播和光的衍 光的传播和光的衍 光的传播和光的衍 射现象都表示了光 射现象都表示了光 射现象都表示了光 射现象都表示了光 射现象都表示

5、了光 射现象都表示了光 射现象都表示了光 射现象都表示了光 的波动性。光电效 的波动性。光电效 的波动性。光电效 的波动性。光电效 的波动性。光电效 的波动性。光电效 的波动性。光电效 的波动性。光电效 应说明了光具有粒 应说明了光具有粒 应说明了光具有粒 应说明了光具有粒 应说明了光具有粒 应说明了光具有粒 应说明了光具有粒 应说明了光具有粒 子性 子性 子性 子性 子性 子性 子性 子性 。 。 。 。 。 。 。 。 光电效应实验 光电效应实验 光电效应实验 光电效应实验5-21 电子的波粒二象性1-21 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外

6、电子运动的波粒二象性 1.光的波粒二象性 光的波粒二象性 光的波粒二象性 光的波粒二象性 光是由一群颗粒性的光子组 光是由一群颗粒性的光子组 光是由一群颗粒性的光子组 光是由一群颗粒性的光子组 成，光子的能量与入射光的 成，光子的能量与入射光的 成，光子的能量与入射光的 成，光子的能量与入射光的 频率有关，当光子与金属中 频率有关，当光子与金属中 频率有关，当光子与金属中 频率有关，当光子与金属中 的电子相碰撞时，就把它的 的电子相碰撞时，就把它的 的电子相碰撞时，就把它的 的电子相碰撞时，就把它的 全部能量，即一个能量子转 全部能量，即一个能量子转 全部能量，即一个能量子转 全部能量，即一个

7、能量子转 移给了电子 移给了电子 移给了电子 移给了电子光子的能量越高（即波长越短），转移给 光子的能量越高（即波长越短），转移给 光子的能量越高（即波长越短），转移给 光子的能量越高（即波长越短），转移给 电子的能量也越高，电子的速度就越大。 电子的能量也越高，电子的速度就越大。 电子的能量也越高，电子的速度就越大。 电子的能量也越高，电子的速度就越大。 而光子的数目越多（即光越强），释放出 而光子的数目越多（即光越强），释放出 而光子的数目越多（即光越强），释放出 而光子的数目越多（即光越强），释放出 电子的数目也就越多 电子的数目也就越多 电子的数目也就越多 电子的数目也就越多 A.Ei

8、nstein ， ， ， ， ， ， ， ， 1879195 光电效应说明了光不 光电效应说明了光不 光电效应说明了光不 光电效应说明了光不仅具有波动性，而且具有粒子性 仅具有波动性，而且具有粒子性 仅具有波动性，而且具有粒子性 仅具有波动性，而且具有粒子性5-21 电子的波粒二象性1-21 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 2. 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性 1924年 年 年 年 法国物理学家德布罗 法国物理学家德布罗 法国物理学家德布罗 法国物理学家德布罗意预言电子等微粒会像光

9、一 意预言电子等微粒会像光一 意预言电子等微粒会像光一 意预言电子等微粒会像光一 样发生衍射，显示具有波动 样发生衍射，显示具有波动 样发生衍射，显示具有波动 样发生衍射，显示具有波动 性 性 性 性 。 。 。 。 。 。 。 。 并预言了高速运动的电 并预言了高速运动的电 并预言了高速运动的电 并预言了高速运动的电子的波长 子的波长 子的波长 子的波长 符合公式： 符合公式： 符合公式： 符合公式： 德布罗依 德布罗依 德布罗依 德布罗依(Louis de Broglie)(1892 1987） ） ） ） hhpmv=物质波或德布罗依波 物质波或德布罗依波 物质波或德布罗依波 物质波或德

10、布罗依波5-21 电子的波粒二象性1-21 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 1927年电子衍射实验证实了 年电子衍射实验证实了 年电子衍射实验证实了 年电子衍射实验证实了德布罗依的设想 德布罗依的设想 德布罗依的设想 德布罗依的设想 2. 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性1927年， 年， 年， 年， 年， 年， 年， 年， 电子衍射 电子衍射 电子衍射 电子衍射 电子衍射 电子衍射 电子衍射 电子衍射 的实验证实了德布罗意的 的实验证实了德布罗意的 的实验证实了德布罗意的 的实验证实

11、了德布罗意的 的实验证实了德布罗意的 的实验证实了德布罗意的 的实验证实了德布罗意的 的实验证实了德布罗意的预言，电子不仅是一种具有一定质量，高速 预言，电子不仅是一种具有一定质量，高速 预言，电子不仅是一种具有一定质量，高速 预言，电子不仅是一种具有一定质量，高速 预言，电子不仅是一种具有一定质量，高速 预言，电子不仅是一种具有一定质量，高速 预言，电子不仅是一种具有一定质量，高速 预言，电子不仅是一种具有一定质量，高速 运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。 运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。 运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。 运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。 运动的带电粒子，而且

12、还能呈现波动性。 运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。 运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。 运动的带电粒子，而且还能呈现波动性。 电子的运动并非是有一定轨道 电子的运动并非是有一定轨道 电子的运动并非是有一定轨道 电子的运动并非是有一定轨道 的波动，只是电子在空间出现 的波动，只是电子在空间出现 的波动，只是电子在空间出现 的波动，只是电子在空间出现 的概率呈现的一种波动的分布 的概率呈现的一种波动的分布 的概率呈现的一种波动的分布 的概率呈现的一种波动的分布 规律。 规律。 规律。 规律。 5-21 电子的波粒二象性1-21 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动

13、的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性实验证明，电子不仅是一种具有一 实验证明，电子不仅是一种具有一 实验证明，电子不仅是一种具有一 实验证明，电子不仅是一种具有一 定质量，高速运动的带电粒子，而 定质量，高速运动的带电粒子，而 定质量，高速运动的带电粒子，而 定质量，高速运动的带电粒子，而 且还能呈现 且还能呈现 且还能呈现 且还能呈现 波动 波动 波动 波动 的特性 的特性 的特性 的特性波粒二象性 波粒二象性 波粒二象性 波粒二象性 是微观粒子的运动特征， 是微观粒子的运动特征， 是微观粒子的运动特征， 是微观粒子的运动特征，因此描述电子等粒子的运动规律不能 因此描述电子等粒子的运动规律

14、不能 因此描述电子等粒子的运动规律不能 因此描述电子等粒子的运动规律不能 沿用经典的牛顿力学，而要用描述微 沿用经典的牛顿力学，而要用描述微 沿用经典的牛顿力学，而要用描述微 沿用经典的牛顿力学，而要用描述微 观粒子运动的 观粒子运动的 观粒子运动的 观粒子运动的 量子力学 量子力学 量子力学 量子力学 2. 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性5-21 电子的波粒二象性1-21 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 2. 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性 电子的波粒二象性电

15、子的运动并非是有一定轨道 电子的运动并非是有一定轨道 电子的运动并非是有一定轨道 电子的运动并非是有一定轨道 的波动，只是电子在空间出现 的波动，只是电子在空间出现 的波动，只是电子在空间出现 的波动，只是电子在空间出现 的概率呈现的一种波动的分布 的概率呈现的一种波动的分布 的概率呈现的一种波动的分布 的概率呈现的一种波动的分布 规律。 规律。 规律。 规律。 5-21 电子的波粒二象性1-21 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 核外电子运动的波粒二象性 3. 海森堡不确定原理 海森堡不确定原理 海森堡不确定原理 海森堡不确定原理H eisnber

16、g, H H H H H H H 19019761927年 年 年 年 ，德国物理学家海森 ，德国物理学家海森 ，德国物理学家海森 ，德国物理学家海森堡提出了量子力学中的一个 堡提出了量子力学中的一个 堡提出了量子力学中的一个 堡提出了量子力学中的一个 重要原理 重要原理 重要原理 重要原理 不确定原理 不确定原理 不确定原理 不确定原理 ： ： ： ：不可能同时测得电子的精确 不可能同时测得电子的精确 不可能同时测得电子的精确 不可能同时测得电子的精确 位置和精确的动量。 位置和精确的动量。 位置和精确的动量。 位置和精确的动量。 xP 2hvx mh2式中 式中 式中 式中 x 为粒子位置的不确定值； 为粒子位置的不确定值； 为粒子位置的不确定值； 为粒子位置的不确定值； P 为粒子动量的不确定值； 为粒子动量的不确定值； 为粒子动量的不确定值