量子化学论文范文

【关键词】玻尔理论；质变；量变；连续性；能量状态

量变和质变是事物发展的两种状态，量变是指事物量的规定性的变化，是事物数量的增减、场所的变更以及事物内部各个组成部分在空间排列组合上的变化。量变是一种渐进的、不显著的变化，是在原有度的范围内的变化，它不改变事物的根本性质，因而也称渐变。质变是事物根本性质的变化，是一事物变为他事物。质变和量变的辨证关系：第一、量变是质变的前提和必要准备。第二、质变是量变的必然结果。第三、质变体现和巩固量变的成果，并为新的量变开拓道路。总之，世界上任何事物的运动，发展都是量变和质变的统一。[1]

黑格尔提出了从量变到质变的思想，揭示了由一种质态到另一种质态之间相互转化的规律。黑格尔认为，量变是渐进性的运动，量变在一定限度内并不影响质，但是，量变积累到一定程度时，就会引起质的突然变化，质变表了渐进的运动的中断，使事物出现飞跃式的发展。黑格尔的这一发展观，从根本上打击了把运动归结为纯粹是量变的形而上学观点。量变与质变似乎是哲学的思想，与自然科学没有什么关系。其实物理与哲学是有渊源的。在古代大而全的哲学中物理学包含在其之中，只是后来学科发展从哲学分离出来。亚里士多德的一本著作名称是《物理学》只是这里的“物理学”和我们现代社会所讲的物理学有比较大的差异，它是一种比较朴素的，对物的哲学认识，牛顿的一本伟大的物理学著作名称是《自然哲学的数学原理》。

玻尔理论是本世纪初最伟大的创造。它新颖、大胆，把几个不同领域的发现和研究，集中在原子结构这样一个问题之下，因此获得了许多科学家的热情赞扬。爱因斯坦认为是“一个巨大的成就”，金斯（J.H.Jeans）认为它是谱线系最巧妙、最令人信服的解释。但不少科学家则持保留和怀疑态度，劳厄（M.vonLaue）就认为是“完全的胡扯”。所以，正象其它理论的成长一样，玻尔理论这时急需要强有力的实验证明。不久后，赖曼（T.Lyman）在紫外区，发现了氢原子的一组光谱线，证实了玻尔的预言。1914年，弗兰克（J.Franck）用电子撞击汞蒸气，出现了三个电压峰值，证明了电子能量的分立性。1915年索末菲（A.Sommer-feld）发展了玻尔理论，提出了角量子数和磁量子数。这一研究成果，不但丰富了玻尔理论，而且进一步证明了其正确性和过渡性，随后量子力学的诞生也有力地说明了这一点。[2]玻尔理论的内容：（1）原子只能处于一条列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态。（2）原子从一种定态（设能量为E2）跃迁到另一种定态（设能量为E1）时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这种定态的能量差决定，即hν=E2-E1（3）氢原子中电子轨道量子优化条件：氢原子中，电子运动轨道的圆半径r和运动初速率v需满足下述关系：

，n=1、2……

在量变质变哲学和物理学玻尔理论的基础上总结分析研究有了疑问主要是以下两个问题：

一、原子只能处于一条列不连续的能量状态与渐进性量变的矛盾

黑格尔的《逻辑学》中质是最初的、直接的规定性，量是对“有”漠个相关的规定性，是一个不是界限的界限，是绝对与为他之有同一的自为之有，——是多个的一的排斥，而这个排斥又直接是多个的一的非排斥，是多个的一的连续。[3]哲学是定性的、概括的，物理学是定量的、具体的。在玻尔理论中规定绕氢原子核运动的电子的能量不是连续的，而是一份一份的，也就是物理学中所说的量子化，从高能级跃迁到低能级放出光子，吸收一定光子能量的电子可从低能级态跃迁到高能级，从而使氢原子的能量状态发生改变。有没有两能级之间的能量状态，在玻尔理论中答案是没有两能级之间的能量状态，绕氢原子核运动的电子的能量变化不是渐进的。玻尔理论中氢原子的能量状态它不是一个数量不能和数量2一样，可以分成小数1.5和0.5或更小的量，氢原子的能量状态像一级一级台阶一样。设物质运动存在的基本形式时空的变化，氢原子中电子的跃迁使氢原子的能量状态发生改变，在电子跃迁过程中总要经过一定的空间和时间应该也是一个连续的运动变化过程，也就是氢原子中的电子从一个“台阶”到另一个“台阶”要经过“台阶之间”。但这是用经典牛顿力学进一步研究氢原子中电子是高速运动的物体还是有一定的局限性，研究物体高速运动的时空观涉及到爱因斯坦相对论的范畴，在这里不详叙。如果氢原子的能量状态是连续变化的从高能级跃迁到低能级放出的光子的频率是连续光谱，而现实实验得到的光谱是不连续，金斯（J.H.Jeans）认为玻尔理论是谱线系最巧妙、最令人信服的解释，其中的公式hν=E2-E1，从高能级跃迁到低能级，放出的光子的频率大小是ν=（E2-E1）/h——能量的差值除以普朗克常数。

二、对质变和量变的辨证关系中量变是质变的前提和必要准备的质疑

在玻尔理论中绕氢原子核运动的电子只能从一个能级到另一个能级不能在两能级之间有连续的能量状态，是不是可以认为电子从一个能级到另一个能级的变化是一个质变过程，电子能量状态质变过程中的变化不是连续的变化也就是说几乎见不到有量变。黑格尔《小逻辑》中“一粒麦是否可以形成一堆麦；又如从马尾上拔，一根毛，是否可以形成一秃的马尾？”黑格尔答道：“只要最后达到这极点，则继续再加一粒麦就可形成一堆麦，继续再拔一根毛，就可产生一秃的马尾。”[4]黑格尔所处的年代虽然有了近代物理学，但当时人们认识微观的原子分子是有局限性的，更不可能考虑到玻尔理论中的氢原子核、核外电子运动的情况。从严格的逻辑学观点，目前尚没有“量变”这一重要哲学范畴的确切定义。例如有这样的说法：“量变是事物数量的增减和场所的变更。”（见《马克思主义哲学基本原理》，上海人民出版社，第5版）。其它哲学教科书的说法也大致如此。当然，数量的增减是一种量变，场所的变更也是一种量变。但是除此之外还有着其它类型的量变。[5]量变中的“量”在黑格尔的举例中可以是一粒麦、一根毛，在微观世界中量变的“量”是怎样的呢？原子还可再分原子核、电子，这些微观的物质又由夸克或更微小的物质组成，在玻尔理论下氢原子是一个能态到另一个能态氢原子微观的量变似乎是找不到了。

参考文献

[1]http：///link？url=vtiKBcxPn4RjQCUWLRWgHwL-mSXCftSXLatDD2y2C4KpXVhOqUKLoK41q5lmW6XV质变[OL].百度百科，2013-9-4.

[2]张文根，王存虎.玻尔理论的创立及其科学方法研究[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版）1998（3）：59-62.

[3]黑格尔.逻辑学：上卷[M].杨一之译.商务印书馆，1982：192.

[4]黑格尔.小逻辑[M].贺麟译.商务印书馆，1982：237.

量子化学论文范文篇2

(2)法拉第提倡电磁的“本地作用”来代替“超距作用”，导致“电磁场”物理量的诞生。

(3)电磁学的基本定律：根据电磁相互作用的关系和以电磁场为基础，麦克斯韦完成完整的“电磁场定律”，相当于牛顿机动力学中的物体重力定律。后来洛伦兹(lorentz,1853—1928)更进一步完成电荷在电磁场中运动的“电磁场力定律”。“辐射反作用力定律”也是电磁学一个基本定律，只是直到现在，符合逻辑的定律还未完成。

(4)带电粒子动力学：洛伦兹的电磁场力是一个与速度有关的力。只有速度为零的情况，才适合牛顿的动力学系统。爱因斯坦(einstein，1879—1896)采用牛顿动力推出电磁场力在速度为零的情况，再用洛伦兹惯性变换，把速度为零情况的结果变换到速度不等于零的情况。结果推出带电粒子在电磁场力的洛伦兹动量=v×牛顿动量。v是洛伦兹因子，与速度有关。fl=d(vp)／dt。相当于牛顿机动力学中的物体第二运动重力定律爱因斯坦后来把这方面的理论改称为“狭义相对论”。在狭义相对论的基础上，以微分几何为工具，爱因斯坦用演绎方法建立他的重力场论，称为“广义相对论”。可以说是一种重力场的电磁化。到这个阶段，除了辐射反作用力定律之外，电动力学基础的探索已基本完成。

(5)电功力学定律理论的普遍化：相当于拉格朗日和哈密顿对牛顿动力定律的理论推广和发展。

(6)电动力学对随机过程的应用：无规则电磁场的统计特性的发展。其结果应该符合量子力学和量子动力学的结果。简而言之，机动力学的发展是以动力的基础来发展作用力，而电动力学的发展却是以作用力的基础来发展动力。欧洲从牛顿到麦克斯韦这个二百多年的物理学发展时代，正好是欧洲从巴哈(bach)到华格纳(wagner)的音乐发展时代。这是欧洲自从古希腊时代以后，一个重要的思想创新时代。因此促进了文学，音乐，艺术，哲学和科学的高速发展。

3．辐射动力学(radiodynamics)：辐射反映了物质世界的微观结构。

在19世纪未，出现了三个有关不相干辐射(随机性电磁波)与物质作用的物理现象：黑体辐射，光电效应和氢原子光谱。这些现象无法用决定性(deterministic)的电动力学来解释。到二十世纪，也出现了与辐射作用有关的三个物理现象：离子体，核子一基本粒子和激光(决定性电磁波)作用。这些现象激发了物理理论的发展。

(1)量子论的诞生：普朗克(planck)创立“量子”的新物理概念，成功解释黑体辐射的实验结果。后来，爱因斯坦和玻恩(born)分别用量子来成功解释光电效应和氢原子光谱。

(2)量子力学：在数学的基础上，由海森伯(heisenberg)，薛定谔(schrodinger)等所发展的量子数学系统(量子力学)，不但可以用来了解原子物理现象，也可以用来了解分子物理现象。

(3)基本粒子物理：基本粒子物理实验观察的新结果，促使大量相关理论的发展：量子电动力学，相对性量子力学，杨一(yang-mils)场等，其中杨一米场有更突破性的广泛意义。

量子化学论文范文

关键词：结构化学教学方法内容体系教学质量

中图分类号：O641-4文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0204-01

结构化学是用量子力学原理和现代物理方法，从微观的角度来研究原子、分子和晶体微观结构及其结构与性能之间关系的学科。结构化学是现代化学的一个重要分支，其基本理论和基本内容是无机化学、有机化学等基础化学的重要理论基础。所以，通过结构化学课程的学习，不仅要让学生掌握结构化学的具体知识，而且还要让学生深刻理解“结构决定物性”这一基本原理。

近几年来，作者所在学校为贯彻“少而精、精而新”的原则，课程体系不断调整，各类课程教学学时数不断减少，在这种新形势下如何提高结构化学课程的教学质量成为教学管理工作者和教师首要解决的问题。作者结合多年从事结构化学课程教学积累的经验，重新优化了结构化学课程的课程体系和教学内容、在此基础上对教学方法进行了改革，旨在要使学生不仅学会从微观层次看问题，拓展思路，抓住问题本质，而且还要提升学生理论联系实际的能力，以利于素质教育和人才培养，更好地顺应社会需要。

1优化课程内容体系

依据系统论对结构化学课程内容体系进行了进一步的优化、重组和精练。首先，删除原教材中陈旧落后的知识内容，增加新知识的内容。将原有的内容体系向环境、生命、材料、能源等科学领域适当地扩展，实现与现代化学理论前沿的密切接轨。其次，建立新的知识系统，优化知识结构，将知识点按物质系统层次重新组织，将知识点组成知识链、构成知识网。通过整合、精简、丰富、优化课程内容体系，实现对教学内容更深刻的理解，建立更完善的理论体系。

通过内容体系的优化，使教师和学生更加明确电子构型和几何构型是结构化学的两条主线；更加有利于结构化学量子理论和原子结构、化学键理论和分子结构、点阵理论和晶体结构三种理论和三类结构的讲授；更加有利于学生打好量子化学基础、对称性原理基础和结晶化学基础三方面的基础。

2改革教学方式、方法

2.1重视多媒体网络教学

掌握结构化学知识和原理不能脱离实验，借助于计算机技术，学生将能“走进”原子、分子和固体内部，探索微观世界的奥妙。计算机技术对结构化学的重要作用之一，就是把真实的微观世界中的抽象性在虚拟世界里具体化，显著改进教学效果，这也是结构化学多媒体网络教学的魅力。

在多媒体教学基础上，我们进一步实施网络教学，编写出适合于现代远程教育的网络课件，使结构化学多媒体教学和网络教学走向更为完美的境界。在教学模式上，进一步发挥学生为认知主体的作用，有利于学生自主安排学习时间和进度，能使学生得到最好的指导，及时获得最新知识。与此同时，我们进行了结构化学的教学平台建设，在教学平台中开设精典试题库、在线辅导答疑、仿真模拟实践等项目，为实现数字化学习和自主、探索性学习创造条件。

2.2设置课程论文撰写环节

设置课程论文不仅可以让学生在搜寻研究对象、研究范围时，对以前的专业知识进行回顾和分析，还可以引发学生对化学知识、原理和现象进行思考。比如，我们设置的课程论文：三个著名实验——黑体辐射、光电效应与波尔原子光谱的思考。通过该课程论文的撰写可以让学生知道，既要掌握好传统知识，又要不为它所束缚，要从反常现象中产生新思维，开创新领域。通过“晶体结构”这部分传统内容的讲解我们设置的课程论文：准晶和非晶态材料的发展与应用。该课程论文可以使学生接触相关领域的最新知识，激发学生的学习热情和研究兴趣。

课程论文撰写环节的设置还可为学生毕业论文研究阶段所需要的逻辑思维和论文写作打下基础。当然，在指导学生进行课程论文研究时，不仅要讲授一般论文的写作格式，培养学生的逻辑思维，提高学生的书面表达能力，形成一般论文的写作规范；还要注意讲述一般科学研究的方法和步骤，科学工作者所应具备的科学道德，全面提升学生的科学素养。

2.3成立科研兴趣小组

为了鼓励学生在结构护化学的学习过程中有一个思考与深化，接受与发展的时间流程。我们将有兴趣的同学组织在一起，成立科研兴趣小组，通过科学研究过程提高课堂教学的效果与质量。这种做法可以突破课堂教学时间和空间的束缚，让学生提出问题并设立课题进行研究，或让学生直接参与老师的科研课题（通常是将课题拆解成几个子课题）研究。具体做法：一是让学生就某一部分内容，通过查阅文献，尝试提出问题，老师确定具有可行性后，以学生科研项目的形式进行专门研究，教师适时给予专门性指导。二是将老师承担的科研课题进行拆解，拆分成几个相对独立的子课题，针对学生的各自特长分派给学生，在整个研究过程中，课题组的老师全程参与指导。这样的模式不仅有利于学生将课堂中学到的知识进行延伸并拓展，而且有利于激发学生的探索热情和求知的欲望，培养学生的团结合作的素养，提升学生的思维能力和创造能力。

2.4教师科研成果引入课堂

大量的研究结果表明，教师的科研和教师的教学效果之间呈现出显著的相关性。作为一位高校教师，在开展教学活动中，完全依照传统教学模式进行教学，无法将最新的知识和新技术传授给学生，不利于培养学生的创新意识，也不利于学生实践能力的提升。因此，教师要通过加强科研实践，紧跟学科研究的最新动态，将科研成果引入教学课堂，才能在教学中很自然地、潜移默化地用科研所必需的实践精神和创造精神去感染学生，才能使学生受到鼓舞、得到启迪，才能使自己的课堂内容具有丰富性、代表性、创造性和启发性。

3结论

通过对课程内容体系的优化，使教师和学生更加明确了电子构型和几何构型是结构化学的两条主线；通过对教学方式方法的改革，拓展了学生的思路、提升了学生理论联系实际的能力、提出问题和解决问题的能力，是培养出来的学生更加顺应社会的需要。

参考文献

[1]徐志广.结构化学教学中设置课程论文初探[J].数理医药学杂志，2007，20（3）：424-425.

[2]施建成.结构化学教学质量提升初探[J].广东化工，2010，37（7）：172-173.