物理化学实验 量子化学计算公开课一等奖课件赛课获奖课件.ppt

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（量子化学计算）
主讲：孙淮 曹风雷
课程承接关系
先修课程：物理化学-物质构造部分
后续课程：量子化学
学习目的：
初步掌握量子化学计算的理论和措施
学会使用、操作建模、量化计算和分析软件（Gaussian 03 and GaussView)
通过计算讨论、阐明、理解和预测原子分子的物理化学性质
参照书目
1. 周公度 段连运 编著《构造化学基础》
2. 徐光宪 黎乐民 王德民 编著 《量子化学-基本原理和从头计算法》上册、中册
3. Ira N. Levine 《quantum chemistry》
4. James B. Foresman and Aeleen Frisch 《Exploring Chemistry with Electronic Structures Methods》
5. 《Gaussian 03 使用手册》
措施和基组
量子力基础
19世纪末物理学三大难题：黑体辐射，光电效应，氢光谱
量子力学奠基人：
普朗克（1858-1947）德国物理学家
爱因斯坦（1879－1955）德裔美国物理学家
玻尔(1885～1962)丹麦物理学家
德布罗意(1892～1989) 法国物理学家
海森堡(1901～1976) 德国物理学家
薛定谔(1887～1961) 奥地利物理学家
保罗·狄拉克（1902-1984）英国物理学家
泡利(1900～1958) 奥地利物理学家
粒子的波粒二象性
h p＝h/
量子力学基本假设
量子力学基本假设
力学量与算符：
假设Ⅱ：对一种微观体系的每个可观测的力学量，都对应着一种线性自轭算符（厄米算符）。
线性算符是指算符Â能满足下一条件
Â(1＋2)＝ Â1＋ Â2
自轭算符是指算符Â能满足
∫1*Â1 d＝∫1(Â1 )*d
或　　　　　∫1*Â2 d＝∫2(Â1 )*d
量子力学需要用线性自轭算符，是为了使和算符对应的本征值能为实数
物理量对应的算符如下表
总能量
E=T+V
角动量的z轴分量
Mz＝xpy－ypx
动能T=p2/2m
动量的x轴分量px
势能 V
位置 x
算符
力学量
算符
力学量
量子力学基本假设
本征态、本征值和Schrödinger方程
假设Ⅲ：若某一力学量A的算符Â作用于某一状态函数后，等于某一常数a乘以，即
Â＝a
那么对所描述的这个微观体系的状态，其力学量A具有确定的数值a，a称为力学量算符Â的本征值，称为Â的本征态或本征波函数，Â＝a称为Â的本征方程。
量子力学基本假设
态叠加原理
假设Ⅳ：若1，2… n为某一微观体系的也许状态，由它们线性组合所得的也是该体系也许的状态。
〈a〉＝∫*Âd
本征态物理量平均值
非本征态物理量平均值