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外斯的分子场理论虽获得了一定的成功,但分子场的起源问题却一直
A
S
E2
E1
E1
E2
(氢分子情况)
2. 基态能量与电子自旋态的关系
为了更好地反映能量依赖电子自旋取向这一特点，并方 便以后的讨论，我们引入交换能的概念。在两个电子波函数 正交的情况下，两种自旋取向的能量可以简化为：
e2 R
KA 1 2
E2
2E0
e2 R
KA 1 2
K a 1 2 Vab b 2 2 d1d 2
A
* a
1
b*
2
Vab
a
2
b
1
d
1d
2
Vab
e2
1 r12
1 rb1
1 ra 2
a 1b 1 d1 a 2b 2 d 2
1 ra 2
1) rb1
H0是两个孤立氢原子的哈密顿量 电子1
W(1,2)两原子的相互 作用项
电子 2
核
核
R
按此 Hamilton 量直接求解 Schodinger 方程是困难的，需
要近似求解。以无相互作用时两个孤立原子的波函数a(1)和 b(2)以及a(2)和b(1)为近似波函数，并考虑到两个电子自旋
讨论 A ＞ 0 的条件
I. 两个近邻原子的电子波函数在中间区域有较多的重叠；而 且数值较大，e2/rij的贡献大，可得 A 为正值；
分子场的物理意义
分子场的物理意义在二十世纪初，Paul Langevin就在经典统计物理的基础上提出了自由磁矩的顺磁理论。
该理论的基础是：在不考虑原子磁矩的相互作用基础上，自由磁矩在外场作用下角度发生重新分布，沿着接近于外场的方向做择优分布，从而引起顺磁磁化强度。
理论推导主要包括以下几个部分：首先给出单个原子磁矩在外场上的磁位能表达式Ei=-μJHcosθi；然后假定原子磁矩相对于磁场的角度分布遵守波尔茨曼统计分布，按照经典统计理论给出系统状态配分函数Z（H）；则M是-kBTlnZ对磁场H的倒数。
计算所得为M=NμJ•L(α)，其中L(α)就称之为郎之万函数。
经过对温度、磁场条件的分类讨论，我们可以得到如下推论：1）高温情况下，M=( N•μJ2/3kBT)H=χpH=(C/T)H，即顺磁居里定律；2）低温情况下，M= NμJ=M0，即饱和磁矩。
（就这么三部曲，就让Paul Langevin先生在物理学上留下了自己辉煌一笔，而且命名了一个函数。
说明提出假设/概念的思想能力远比数学能力重要）在顺磁理论中引入分子场概念之前，人们还引入了一个量子化概念，即原子磁矩在磁场中空间取向是量子化的，而不是连续分布。
这时需要把磁位能表达式中的μJ换成(μJ)H=mJgJμB，则经过一番推导之后M=Nμz•BJ(α’)，其中B(α’)就称之为布里渊函数，μz=JgJμB是磁矩在磁场方向的最大投影。
同样在高温情况下，可以得到M= (C/T)H，只是这里的C表达式与前面略有不同而已。
可以说引入磁矩取向量子化是对郎之万顺磁理论的一个修正。
对于铁磁性物质，Weiss提出了分子场假设。
将这个假设也引入顺磁郎之万理论，人们发现也可以解释很多铁磁态的性质。
这时候原子磁矩不仅受到外磁场的作用，而且受到Hmf=wMs分子场的作用，其中w为分子场系数，Ms为自发磁化强度。
把Hmf累加到郎之万顺磁理论中的磁场项后，继续推导就可以得到铁磁材料在磁场下的一些关系。
分子场理论成功描述了强磁性物质的自发磁化行为PPT文档共43页
但如果让所有的自旋分担这一反向，如图 c 所示，就可以构 成一个能量低得多的激发态，这种低能量的激发态就是自旋 波，（自旋矢量在在圆锥面上进动，每一个自旋的相位比前 一个自旋都超前一个相同的角度。）自旋系统的这种元激发 具有与波相似的形式，它们与晶格振动波类似，自旋波是晶 格中自旋的相对取向的振动，晶格振动是晶格原子的相对位 置的振动。
4. 一维原子链，近邻 z = 2
eicosisin
k 12coskacoska coska
k
2A1coska
4Asin2
ka 2
经典结果中取S=1/2 ， 和这里是一致的。
长波极限下：
ka 1, k Aa 2k 2
简立方情形：6个最近邻：(±a,0,0) (0,±a, 0) (0,0,±a,) 因此有：
分子场理论成功描述了强磁性物 质的自发磁化行为
怎样思想，就有怎样的生活
分子场理论成功描述了强磁性物质的自发磁化行为，但在 低温和居里点附近的温度关系却明显偏离了实验结果。仔细考 虑就可知道，出现这个问题并不奇怪，因为根据海森伯模型， 交换作用是一种很强的近距离作用，磁矩之间存在着很强的关 联，而分子场理论却借用了处理无相互作用粒子体系的朗之万 理论，显然不能解释铁磁体的相关行为。自旋波理论计入了自 旋之间的长程关联行为，从体系整体激发的概念出发，成功解 释了自发磁化在低温下的行为。
ka 1,
s
in
2
ka 2
1 4
ka 2
2 A S a 2 k 2
新沪粤版物理八年级下册《10.1认识分子》 课件1
•1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 •3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 •4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。 •5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。 •6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2021年11月2021/11/32021/11/32021/11/311/3/2021 •7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2021/11/32021/11/3November 3, 2021 •8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2021/11/32021/11/32021/11/32021/11/3
人类认识分子的历程
阿
自 然 界 的 生 活 现 象
德 谟 克 里 特 的
猜 想
科 学 家 们 的
实 验
伏 加 德 罗 的
分 子 概
念
猜想 注意：
是经验素材和科学理论之间的一座桥梁，是一种重
要的科学研究方法。在人类探索未知世界的道路上，起着
极其重要的作用。
建立分子概念的两个关键人物
古希腊哲学家 德谟克里特
算一算
• 分子很小，人们把它视为“小球模型” ， 这样把分子一个一个地排列起来，要一亿 个分子才能排满1cm，你能算出一个分子 的直径吗？
1亿个
1cm
实验介绍：单分子油膜法估测分子的大小
先测出一滴油酸的体积,使它在水面上形成
厚度只有一层单分子的油膜, 测出油膜的面
分子场讲义——精选推荐
4.3分子场理论1. 铁磁性和亚铁磁性材料铁磁性和亚铁磁性材料的磁化率，磁化强度远大于顺磁性物质，就使铁磁性材料具有十分有用的强磁性，对现代技术和工业有及其重要的作用。
材料具有十分有用的强磁性，对现代技术和工业有及其重要的作用。
解释磁滞回线上的各种磁性参数。
解释磁滞回线上的各种磁性参数。
为什么它们有强磁性？因为原子磁矩是平行排列，比较顺磁和铁磁的原子磁矩排列不同。
比较顺磁和铁磁的原子磁矩排列不同。
2. 外斯分子场唯象理论理论注意说明外斯思考问题的方式，唯象的意义1）铁磁物质内部存在很强的“分子场Hm ”它使原子磁矩同向平行排列，即材料有自发磁化强度Ms ：Hm=Hm=λλMs2）铁磁体的自发磁化分成若干磁畴，由于磁体中各磁畴的磁化方向不一致，所以大块磁体对外不显示磁性。
以大块磁体对外不显示磁性。
注意讲解用统计理论从微观量推出宏观磁性参数的一般方法。
注意讲解用统计理论从微观量推出宏观磁性参数的一般方法。
•根据分子场理论，设有一个分子场Hm 使铁磁体自发磁化，铁磁体的自发磁化强度Ms 与分子场Hm 成正比，即•Hm=Hm=λλMs •式中λ为分子场系数。
在温度大于0K 时，由于原子的热振动，分子场仅能使原子磁矩在一定程度上平行排列。
设单位体积中磁性原子数为N ，在分子场和外磁场作用下铁磁体的宏观磁化强度随温度和磁场的变化用玻尔兹曼统计可得：温度和磁场的变化用玻尔兹曼统计可得： M ＝ NJg m B B J (y )(1)解该方程得出的主要结论：加深理解该方程意义。
一、如果外加磁场为零，式（1）和（2）没有共同的解，即自发磁化强度MS 为零，材料表现出顺磁性。
该温度T c 称居里温度，称居里温度，二、在T <T c 的任何温度下，自发磁化总是存在，材料表现出铁磁性。
当T ->0K 时，BJ(y )->1，Ms(T->0)=NJ g μB ，温度升高，自发磁化强度逐渐降低。
分子概念的形成
分子概念的形成
意大利化学阿伏加德罗以意大利物理学家盖·吕萨克（1778—1850）的气体化合体积定律为基础，通过合理的概括和推理，引入了分子的概念。
盖·吕萨克在进行大量的气体研究实验的基础上提出：“各种气体在相互发生化学反应时，常以简单体积比相结合。
”由于道尔顿的原子学说中没有分子的概念，未能看到单质分子会由双原子或多原子构成。
因而，按照道尔顿的学说，在化合物的复杂原子中就会出现“半个原子”的矛盾现象。
阿伏加德罗敏锐地看到，只要在物体和原子这两种物质层次之间再引进一个新的关节点新的分割层次——分子，就可以把道尔顿的学说与盖·吕萨克的气体合体积定律顺利地统一起来。
对化合物而言，分子即相当于道尔顿的“复杂原子”，对单质来说，同样包含这样一个层次，只不过是由相同的原子结合成分子。
对盖·吕萨克的气体化合体积定律的解释，只要认为相同温度、压强下，同体积的任何气体都含有相同数目的分子，便可以得到圆满的回答；如果认为各种元素的单质都含有两个或多个原子，也就不会出现“半个原子”那样的矛盾了。
由于阿伏加德罗的分子概念是对道尔顿原子学说的发展，所以人们把它门统称为原子—分子论。
分子的发现史
最早提出比较确切的分子概念的化学家是意大利阿伏伽德罗，他于1811年发表了分子学说，认为：“原子是参加化学反应的最小质点，分子则是在游离状态下单质或化合物能够独立存在的最小质点。
分子是由原子组成（构成）的，单质分子由相同元素的原子组成（构成），化合物分子由不同元素的原子组成（构成）。
在化学变化中，不同物质的分子中各种原子进行重新结合。
” 自从阿伏伽德罗提出分子概念以后，在很长的一段时间里，化学家都把分子看成比原子稍大一点的微粒。
1920年，德国化学家施陶丁格开始对这种小分子一统天下的观点产生怀疑，他的根据是：利用渗透压法测得的橡胶的分子量可以高达10万左右。
他在论文中提出了大分子（高分子）的概念，指出天然橡胶不是一种小分子的缔合体，而是具有共价键结构的长链大分子。
高分子还具有它本身的特点，例如高分子不像小分子那样有确定不变的分子量，它所采用的是平均分子量。
随着分子概念的发展，化学家对于无机分子的了解也逐步深入，例如氯化钠是以钠离子和氯离子以离子键互相连接起来的一种无限结构，很难确切地指出它的分子中含有多少个钠离子和氯离子，也无法确定其分子量，这种结构还包括金刚石、石墨、石棉、云母等分子。
在研究短寿命分子的方法出现以后，例如用微微秒光谱学研究方法，测得甲基（CH3·）的寿命为10-13秒，不但寿命短，而且很活泼，其原因是甲基的价键是不饱和的，具有单数电子的结构。
这种粒子还有CH·、CN·、HO，它们统称为自由基，仅具有一定程度的稳定性，很容易发生化学反应，由此可见自由基也具有分子的特征，所以把自由基归入分子的范畴。
还有一种分子在基态时不稳定，但在激发态时却是稳定的，这种分子被称为准分子。
从分子水平上研究各种自然现象的科学称为分子科学，例如动物学、遗传学、植物学、生理学等正在掌握各种形式的不同种类分子的性能和结构，由分子的性能和结构设计出具有给定性能的分子，这就是所谓分子设计。
《分子运动论》课件
分子光谱的应用
01
02
03
化学分析
通过分析物质的分子光谱 ，可以确定物质的化学组 成和结构。
环境监测
利用分子光谱技术可以监 测大气中污染物的浓度和 分布。
生物医学研究
分子光谱技术可以用于研 究生物分子的结构和功能 ，以及疾病的诊断和治疗 。
05
CATALOGUE
分子力学的应用
分子力学的物理意义
分子力学可以用来模拟药物分子的结 构和性质，从而优化药物的设计和开 发。
材料科学
通过分子力学模拟，可以预测新材料 的性质和行为，为材料的设计和改进 提供指导。
化学反应动力学
分子力学可以用来模拟化学反应过程 中分子的结构和运动，从而深入理解 化学反应的机理和速率。
生物学研究
分子力学可以用来模拟生物分子的结 构和行为，从而揭示生命过程的奥秘 和疾病的发生机制。
ห้องสมุดไป่ตู้
量达到平衡状态。
04
CATALOGUE
分子光谱学
分子光谱的分类
发射光谱
物质通过某种方式获得能量后 ，从基态跃迁至激发态，再从 激发态跃迁回基态时释放出的
光谱。
吸收光谱
物质吸收特定波长的光后，电 子从基态跃迁至激发态，再回 到基态时吸收的光谱。
转动光谱
分子内部的原子或分子的转动 产生的光谱，通常在远红外波 段。
总结词
介绍分子动理论在各个领域中的应用。
详细描述
分子动理论在多个领域中都有广泛的应用，如化学反应动力学、材料科学、生物学等。 通过研究分子的运动规律，可以深入了解物质的性质和变化过程，为各个领域的科学研 究和技术发展提供重要的理论支持。同时，分子动理论也是现代科学技术的重要基础之