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本书或许是自台湾光复以来，第一本介绍「量子化学」的中文书。它具有以下四大特点：

　　‧尽可能用简单例子与直观说明来阐述「量子」的基本概念与原理。
　　‧每一章后附有练习题，至少五十题以上，而且全部附上中文详细解答。
　　‧本书附有「量子力学」的发展历史演进过程及其最初思考逻辑。
　　‧本书适合做为「初学者」的入门书籍。

作者简介

苏明德

　　学历：
　　国立清华大学化学系毕业
　　英国剑桥大学理论化学系毕业

　　经历：
　　高雄医学大学医药暨应用化学系教授

　　现职：
　　国立嘉义大学应用化学系教授

第一章　量子观念的诞生
第一节　古典物理的困境
第二节　黑体辐射
〔附录1.1〕Planck提出量子假说
〔附录1.2〕成功应用溯因法和内插法的典范
第三节　光电效应
第四节　氢原子光谱
一、「量子化规则」
二、「稳定态假设」
三、「频率规则」
〔附录1.3〕原子结构的量子理论和Bohr的思想方法
第五节　光的「波粒二像性」
第六节　微观粒子的「波粒二像性」
第七节　de Broglie波（物质波）的本质
第八节　测不准原理
〔附录1.4〕Einstein与Planck的争辩
第九节　测微观物理现象的特征
一、能量「量子化」
二、测不准原理
〔附录1.5〕光量子论的建立和爱因斯坦的思想方法
〔附录1.6〕原子单位制
练习题

第二章　量子化学常用的简单数学工具及基本假设
第一节　二阶线性常微分方程式
一、分解因式法
二、级数展开法
第二节　算子
一、等同性
二、加法性
三、乘法性
四、互换性
五、乘幂性
六、线性算子（linear operator）
七、特定函数（eigenfunction）和特定值（eigenvalue）
八、Laplace算子
第三节 机率函数和平均值
九、Hermit算子
十、线性Hermit算子
第四节　量子力学基本假设之一—波函数
一、电子绕射实验的再认识（见第一章第七节）
二、波函数的物理意义
三、「归一化」的波函数
第五节　量子力学基本假设之二―—「物理量」算子
第六节　量子力学基本假设之三—薛丁格方程式
一、薛丁格方程式的再说明
二、波函数的标准化条件
〔附录2.1〕薛丁格是如何推导出「薛丁格方程式」
〔附录2.2〕「联想法」和「类比法」的重要性
第七节　量子力学基本假设之四─态的叠加原理
一、「物理量」具有确定值的条件
二、不同「物理量」同时具有确定值的条件
三、「物理量」的平均值
四、量子力学原理的数学概念及其物理意义的再说明
第八节　量子力学基本假设之五—Pauli不相容原理（Pauli Exclusion Principle）
第九节　「量子力学」假设的再说明
第十节　不同波函数反映不同的物理意义
第十一节　virial 定理
练习题

第三章　「量子化学」在简单模型上的应用
第一节　前言
第二节　「一维位能箱」中粒子的「薛丁格方程式」
一、「一维位能箱」中的粒子
二、「一维位能箱」中粒子的「薛丁格方程式」及其解
三、「薛丁格方程式」解的讨论
第三节　「三维位能箱」中粒子的「薛丁格方程式」
第四节　穿隧效应
一、「穿隧效应」现象
二、又一个「穿隧效应」的着名应用例子
第五节　「一维简谐振动」
第六节　「三维简谐运动」
第七节　「量子力学」处理微观体系的一般步骤与量子效应
〔附录3.1〕电子如何穿越「节点」？
练习题

第四章　氢原子的结构及其相关性质   
第一节　前言
第二节　氢原子与似氢离子的薛丁格方程式解
一、Φ方程的求解
二、Θ方程的求解
三、R(r)方程的求解
四、总波动函数Ψn, l, m的形式
第三节　四个量子数（n、l、m、ms）的物理意义
一、「主量子数」n（主要决定总能量值大小）
二、角量子数l（主要决定「电子云」的形状）
三、磁量子数m（主要决定「电子云」的空间方位取向）
四、自旋量子数ms（主要决定「自旋」的状态）
第四节　氢原子轨域之图形表示
一、径向(r)分布图
二、角度分布图
三、电子云空间分布图
四、原子轨域等值线图及原子轨域等密度线图
五、原子轨域之网格立体图
六、原子轨域节面图
　　七、原子轨域轮廓图
第五节　不同波函数及反映不同的物理意义
〔附录4.1〕
〔附录4.2〕
练习题

第五章　多电子原子结构
第一节　多电子原子的薛丁格方程式之近似求解
一、多电子原子的「薛丁格方程式」
二、「单电子近似法」（又称「轨域近似法」）
三、中心力场近似法
四、「自我满足场」方法
第二节　原子核外多电子的排列与分布
一、Pauli不相容原理（Pauli Exclusion Principle）
二、能量最低原理
三、Hund’s Rule
第三节　电子「自旋」
一、电子「自旋」问题的提出
二、「自旋波函数」和「自旋-轨域波函数」
三、等同粒子和「Pauli不相容原理」（参考第二章第八节及第五章第二节）
四、「自旋相关效应」
第四节　原子光谱
一、原子光谱的概念
二、氢原子光谱
三、多电子原子的「光谱项」（Term Symbol）
四、原子能阶图
五、由电子「组态」确定「光谱项」
六、「基本态」之「光谱项」
练习题

第一章习题解答
第二章习题解答
第三章习题解答
第四章习题解答
第五章习题解答

第一节　古典物理的困境

在经过数个世纪，众多出色研究工作者持续不断地努力之下，物理学理论发展至十九世纪末已趋于成熟、完善的阶段。在当时，一般的物理现象，都可从相对应的理论中，得到解释和说明，像是在热现象方面，有着完整的热力学理论及L. Boltzmann、J. W. Gibbs等人建立的统计物理学；在力学方面，物体的机械运动在其速度比光速小很多时，将会准确的遵循着牛顿力学规律；在电磁学方面，也总结出J. C. Maxwell的电动力学方程组。这些理论系统构成一个完整的体系，而总称为「古典物理学」（Classical Mechanics）理论。

也正因如此，十九世纪末的物理学家们，可说普遍存在着一种乐观想法，认为自然界物理现象本质的了解与认识已经完成，剩下来的工作，至多只不过把这些基本规律，应用在各种具体问题上，并利用更精密的仪器，在小数点后面多测得几位精确值罢了！美国诺贝尔物理奖得主Alkert Michelson就曾说过：「未来的物理学真理将不得不在小数点后第六位去寻找。」好像所有物理原理都已被发现，以后的工作顶多只不过是提高实验精神而已。

在科学的发展过程中，人们自然而然的会将已确立的科学理论，运用在尚未被仔细研究过的新领域。同样的，「古典物理学」理论既已被人们熟悉，也就顺理成章地，被用来解释与原子和分子有关的实验事实。但在这时候，有三种实验结果，却无法用「古典物理学」理论圆满的解释。这些实验就是：一、黑体辐射；二、光电效应；三、原子光谱。

这一系列实验事实，反映出「古典物理学」的局限性，迫使人们重新考虑这一重要问题：即以往巨观世界中物质运动的规律，是否也同样能够运用在微观世界里？在大量科学实验的基础上，人类不断地研究、探索，进而逐渐认识到，原来原子及分子等微观世界，也有着它自己的规律，它们的运动和结构不能用「古典物理学」来处理，进而引出「量子理论」（Quantum Theory）。就让我们先从「黑体辐射」（Blackbody Radiation）开始说起。

第二节　黑体辐射

十九世纪时的德国大力发展钢铁工业，炼钢需要高温和测温技术，进而推动了对热辐射的研究。大量的实验数据揭示了「古典物理学」的局限性，并为新理论的建立提供了事实依据、指明方向、启发思路。德国原本想从「马铃薯王国」变成「钢铁王国」，却也意外地开创了「量子王国」。

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