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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n45

2.3.2 角量子数l45

2.3.3 磁量子数m46

2.3.4 自旋量子数s47

2.3.5 自旋磁量子数ms47

2.3.6 总量子数j47

2.3.7 总磁量子数mj48

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