量子力学束缚态的条件范文

关键:词自旋\|轨道劈裂,电子动量谱学,相对论效应,CF3I分子

Experimentalobservationofrelativisticeffectsontheelectronicwavefunctioninmolecules

CHENXiang\|JunLIZhong\|JunSHANXuXUEXin\|XiaLIUTaoXUKe\|Zun

(HefeiNationalLaboratoryforPhysicalSciencesatMicroscaleandDepartmentofModernPhysics,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,China)

AbstractBindingenergyspectraofCF3Iintheenergyrange9-15eVhavebeenmeasuredbyanewlydevelopedhighresolution(e,2e)spectrometerwith0.5eVenergyresolution.Thetwosplitspin\|orbitcomponents5e3/2and5e1/2oftheiodinelone\|pairorbitalhavebeenpartiallyresolvedandtheirindividualelectronmomentumdistributionsobtained,togetherwiththeirbranchingratioasafunctionofmomentum.Theexperimentalresultsclearlyrevealtherelativisticeffectsonthe5e3/2and5e1/2orbitalwavefunctions.

Keywordsspin\|orbitsplitting,electronmomentumspectroscopy,relativisticeffect,CF3I

高Z原子和含有高Z原子的分子的相对论效应一直吸引着人们的研究兴趣[1—3].相对论效应主要包括动能效应和自旋-轨道耦合效应,前者是由电子在近(重)核区域的高速运动引起的,而后者则是自旋和轨道相互作用的结果[2].相对论效应不仅会影响电子态的能量,使能级产生移动和劈裂,也会影响电子态的波函数.一般认为价电子的相对论效应可以忽略,因为内层电子对核有显着的屏蔽作用,从而使得价电子的运动速度远小于光速.然而,随着实验技术和理论方法的发展,人们逐渐认识到高Z原子和含有高Z原子的分子价电子的相对论效应也相当重要[1,3].

光电子能谱(photoelectronspectroscopy,PES)是研究相对论效应最常用的实验方法之一,它通过测量光电子能谱的自旋-轨道劈裂能,以及测量自旋-轨道劈裂组分的分支比随光子能量的变化关系等来研究相对论效应.此外,核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)和康普顿散射(Comptonscattering)等方法也可以通过测量相对屏蔽常数、康普顿轮廓等来探究相对论效应.

电子动量谱学(electronmomentumspectroscopy,EMS)作为一种可以获得分立轨道动量空间径向电子密度分布的实验手段,在研究原子分子电子结构方面具有独特的优势.Cook等人最先利用电子动量谱学方法研究了相对论效应对原子的电子波函数的影响[4],虽然,他们当时仪器的能量分辨(约1.6eV)不足以分开氙离子的5p3/2和5p1/2双重态(能量间隔约为1.3eV),他们还是利用小心的剥谱步骤,获得了5p3/2和5p1/2各自的电子动量分布和分支比,结果与在平面波冲量近似下得到的相对论的Dirac-Fock计算结果相吻合,清楚而直接地显示了相对论效应对单电子波函数的影响.之后,Frost等人[5]在铅的6p3/2和6p1/2自旋-轨道劈裂态中观察到了类似的结果.1991年,Bonfert等人[6]报道了相对论效应对银和金的K壳层(e,2e)三重微分截面的影响.2006年,Ren等人[7]报道了Xe原子内层4d轨道的相对论效应.

到目前为止,相对论效应的电子动量谱学研究工作非常少且均限于原子,尤其是相对论效应明显的原子内层轨道.而传统电子动量谱仪的低能量分辨也限制了该方法的进一步应用.此外,尚未见到分子相对论效应的电子动量谱学研究的报道.2006年,我们研究组研制成功了一台能量和角度都能多道同时测量的第三代高能量分辨的(e,2e)谱仪,谱仪的能量分辨达到了0.5eV.分辨能力的提高拓展了电子动量谱学的研究领域.在本工作中,我们选取CF3I分子作为研究对象,前人的光电子能谱实验表明,该分子最高占据轨道(highestoccupiedmolecularorbital,HOMO)5e轨道电离能带的自旋-轨道劈裂能为0.73eV,我们的新谱仪可以较好地分辨,从而得到不同自旋-轨道劈裂态的电子动量分布.

量子力学束缚态的条件范文篇2

育健壮幼苗是黄瓜高产的重要措施，在现代蔬菜产业化育苗条件下，穴盘的集约化设计使黄瓜育苗中的水分管理成为培育壮苗的一大重要难题。基质含水量变化不仅会直接表现在植株的生长状态上，还会通过影响植株的水分状态进而影响到其他的生理活动，如光合特性等。本文通过研究不同基质相对含水量对黄瓜穴盘苗叶片水分生理与光合特性的影响，以期为黄瓜基质穴盘育苗水分管理提供一定的理论依据。

材料和方法

试验材料

供试黄瓜品种为‘山东密刺’（CucumissartiusL）；育苗基质为沈农无土育苗营养基质；供试穴盘为72孔穴盘。

试验设计

试验于春季在沈阳农业大学园艺学院温室内进行。黄瓜种子干籽直播，播后随机摆放在育苗床上。待子叶展平后进行处理，即设定5种不同的基质持水量，分别为基质最大持水量的20%（T1）、40%（T2）、60%（T3）、80%（T4）、100%（T5），采用称重法控制持水量，每天上午8：00开始测水补水，其后分别在10：00、12：00、14：00、16：00和20：00进行补水，使各处理的灌水高底限在±5%之内（100%为充分饱合灌水），一直到成苗。每个处理设置6盘穴盘苗。成苗标准为根系全部包裹基质成团，可轻易从穴盘穴孔中取苗而不散坨为宜。按完全随机取样法取样，从每个处理中选取20株黄瓜，测定相关指标。

项目测定

叶片水势采用HR-337型露天水势仪测定[1]。净光合速率（Pn）采用LI-6400XP光合作用仪测定；叶绿素含量采用丙酮乙醇混合法[2]测定。

羧化效率通过CO2响应曲线求得，CO2响应曲线的测定方法：密闭气路，叶温25℃，内置LED光源设定光照强度为600μmol/（s・m2）通过样品室的气体流速为500μmol/s，利用符合本试验所用光合作用仪规格的CO2钢瓶（LI-COR，12g，Japan）设置7个CO2浓度梯度（0～140μmol/mol），测定各浓度下的Pn值，然后利用CO2响应曲线中Pn对Ci进行线性回归分析求得羧化效率（CE）。

结果与分析

不同处理对叶片水分状况的影响

基质含水量不同反映到叶片的水分状况上，从表1看出，叶片水势随基质含水量的增加而增加。基质含水量在20%～60%，叶片相对含水量随基质含水量的增加而增加，且增加幅度较大，而饱和亏缺随基质含水量的增加而降低，降低幅度也较大。当基质含水量达到60%（T3）以上，基质中水分差异对叶片相对含水量增加的影响很小，此时的供水就已经基本满足。T4、T5处理与T3处理相比，叶片含水量没有显著变化，这是由于基质水分过多反而影响根系吸水。

体上干旱胁迫对水分含量的影响较大，而湿涝对水分含量的影响较小，但其中自由水/束缚水的变化较大。自由水参与植物体内的各种代谢，它的强度制约着植物的代谢强度，其所占比例越大，植物的代谢就越旺盛。束缚水不参与代谢，其含量同植物的抗性密切相关[3-5]。随着水分胁迫的增加，尤其是在干旱处理时，叶片自由水含量下降，束缚水含量增加，均与其他处理呈显著差异，说明抗性最高，其他处理则表现抗性逐渐减弱。上述结果表明，适宜灌水量在T3～T4之间即基质最大持水量的60%～80%。

不同水分处理对叶片光合特性的影响

对植株叶片光合色素含量的影响

不同处理对植株光合色素含量的影响如图1所示。从图1可知，不同水分处理对黄瓜幼苗植株叶片中光合色素含量产生了明显的影响，其别表现在总含量和叶绿素a和b比值上，处理T1～T5的光合色素总含量依次为3.42?2.98、2.88、2.95、2.85，其比值分别为0.38、0.42、0.49、0.53、0.46，干旱处理虽然绝对含量最多，但其叶绿素a和b比值最小，湿涝处理则表现总含量降低，这都是直接影响叶片光合速率的主要因素，总体来看处理T3～T4的水分管理较为适宜，T4处理最好。

对光合指标和羧化速率的影响

叶片光合能力对外界的环境条件非常敏感，不同水分处理对穴盘苗叶片的光合和羧化速率的影响如图2～3所示。

由图2～3可见，水分胁迫处理中叶片的光合速率显著降低，尤其是干旱胁迫降低的幅度较大，与T4相比，T1降低了2倍以上，但T5只降低了29.2%，其余2个处理分别降低了12.4%和39.3%，水分胁迫对光合速率的抑制作用与羧化速率的变化趋势相同，由此说明光合速率的变化可能是由于羧化效率引起的。

结论与讨论

水分供给量的不同必然造成植株尤其是主要同化器官叶片水分状况的差异。叶片水势随供水量不同有明显差异，说明供水量同叶片水势有着密切的关系，水势的高低可以反映叶片的水分状况[6-7]。在本试验条件下，基质最大持水量为20%的干旱处理中的植株虽然生长量较小，但该处理显著提高了束缚水所占比例，其余处理则相差不大，说明在干旱处理条件下虽然植株的代谢水平有所降低，但抗逆性却增强了。

试验证明，水分胁迫（干旱和湿涝）都明显抑制了植株的光合特性。光合速率的降低是由于光合系统遭到不同程度的破坏而造成的。试验结果表明，水分胁迫条件（尤其是干旱胁迫条件）严重抑制了光合保护色素――类胡萝卜素的合成，从而间接影响了光合色素的含量，使得叶绿素（尤其是主要光合色素叶绿素a）含量、叶绿素a/b值的显著下降，影响光合系统II效能的发挥，使CO2作用中可利用的“库”减少，从而导致植株光合作用下降、干物质积累减少。

水分胁迫包含干旱胁迫和湿涝胁迫2种，其危害程度有所差异。试验证实，湿涝胁迫的危害程度小于干旱胁迫。从蔬菜的需水特性和水分由于蒸散作用而速度变化较快的特点上来看，现代无土育苗对水分的要求应以“促”为主，因此种植者掌握的原则应该是“宁湿不干”，基质理想状态的相对含水量应维持在60%～80%。

参考文献

[1]黄占斌.干湿变化与作物补偿效应规律研究[J].生态农业研究，2000，8（1）：30-33.

[2]郝建军，刘延吉.植物生理学实验技术[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2001：54-56.

[3]鲁从明.水分胁迫对光合作用影响的研究进展[J].植物学通报，1994，11（增）：9-14.

[4]张宪法，于贤昌，张凌云，等.水分对蔬菜生长动态和生理活动的影响[J].中国蔬菜，2000（4）：48-50.

[5]肖颖.水分胁迫对小麦旗叶光合特性的影响[J].河北农业大学学报，2002，25（4）：7-10.

[6]DengXiping，ShanLun，InanagaShinobu，et.al.Highlyefficientuseoflimitedwaterinwheatproductionofsemiaridarea[J].ProgressinNaturalScience：MaterialsInternational：2003，13（12）：881-888.

[7]夏江宝，张光灿，孙景宽，等.山杏叶片光合生理参数对土壤水分和光照强度的阈值效应[J].植物生态学报，2011，35（3）：322-329.

量子力学束缚态的条件范文

关键词：淀粉质原料粉碎烘干称量

淀粉质原料水分的检测在白酒生产中具有重要意义。水分含量是判断原料的利用价值和质量的一项重要指标，它的结果的准确性也关系到其它指标的准确与否，水分的检测对于原料的贮藏和使用也起到重要的指导作用。淀粉质原料如大米、高梁、小麦等粮食中水分以束缚水和游离水的状态存在着，通过化学分析测定的水分应为束缚水和游离水的总和，束缚水是各种分子间力与原料中物质结合在一起的水分，而游离水分是由湿润水分和毛细管水分两部分组成。作分析时，则可分为外在和内在两种水分，外在水分在实际操作时，采用的是40-60℃温度下在烘箱中干燥，干燥掉的外在水分性质上属于游离水中的湿润水分，除去了湿润水分后的原料为风干原料，内在水分即束缚水和毛细管水分，束缚水常常不能完全被测定，这取决于测定的方法。加热干燥法是淀粉质原料分析常用的方法，加热干燥法又包括常压干燥法和真空干燥法，而我们通常在检测过程中使用的是常压105℃烘箱干燥法。

用烘箱干燥法来测定水分含量，要求样品具备三个条件：第一，样品中水分排除情况很完全；第二，样品中组分在加热过程中发生的化学反应引起的重量改变可忽略不计；第三，水分是样品中唯一的挥发物质。原理是在常压下温度105℃下采用挥发方法测定样品中干燥减失的重量，包括吸湿水、部分结晶水和该条件下能挥发的物质，再通过干燥前后的称量数值计算水分的含量。

使用的仪器和设备：①电热恒温干燥箱。②称量皿。③干燥器（配变色硅胶）。操作：将称量皿置于105±1℃烘箱中，干燥0.5-1h后放入配有变色硅胶的干燥器中冷却0.5h，称量，并反复干燥至恒重。准确称取2-5g新粉碎过40目筛后充分混匀的试样，置于已恒重的称量皿中，放入105±1℃烘箱干燥2-4h后，盖好取出，放入干燥器内冷却0.5h，后称量，再放入105±1℃烘箱中干燥1h，冷却，再称量，前后两次不超过2mg，为恒重。高水份试样采用两次干燥法：称取200g未粉碎的试样，在105±1℃烘箱中干燥30-40min，自然冷却，称量，计录下风干水分质量，然后试样粉碎，再按第一次操作同样进行。

计算：①常压干燥一次干燥法：水分%=（M1-M2）/（M1-M3）*100

其中：M1――试样和称量皿的质量，单位为g；M2――

试样和称量皿干燥后的质量，单位为g；M3――称量皿的质量，单位为g。

②常压干燥二次干燥法：水分%=W1+W2-（W1×

W2÷100）

式中：W1――第一次干燥中测得的水分，单位为%；W2――第二次干燥中测得的水分，单位为%。

计算结果保留三位有效数字，在重复条件下两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的5%。水分测定操作看来简单，但因试样中水分最容易变化，很不容易准确，稍有疏忽，就会引入误差，现就将分析过程应注意的问题讨论如下：

①试样的粉碎，应在室内尽量迅速粉碎，因为室内空气流动较小，粉碎后尽早测定，试样粉碎度，通过40目筛。粉碎量多时，应快速将粉碎后的样品混合均匀后再取所需测定试样。水分在20%以上的试样，应先整粒干燥后再进行粉碎，如果直接粉碎，则有可能使水分损失试样粉碎过后，由于表面积增大了，所含的水分就会很快发生变化。如不能立即测定，水分大于16%的要在低温下密闭保存，水分小于15%的试样，可在室温下密闭保存。如果需要长期保存，则应在低温状态下保存。

②干燥过程：试样在进行干燥的时候受很多因素影响，这些因素包括称量皿类型，使用的电热烘干箱型号，试样的量，以及干燥的温度和时间等，应尽可能保持这些因素不变。试样不应置于烘箱的底板上，底板上的温度一般会高于烘箱所控温度，应放在隔板上，中心的温度计距隔板约3cm，在这中心周围最多放8个称量皿，因为称量皿的取出过程也会吸湿，以至造成误差。干燥容器可以使用铝制称量皿，也可以使用带磨口盖的玻璃称量瓶，第一次使用时应该反复烘干，直至恒量。试样的称量多少，应根据试样的状态和称量皿的大小而定，以平铺在皿的底部达5mm厚为宜，并要保持每次测定一致。干燥次数的确定，一般要达到恒量为止（在最后的计算中，两次恒量值应取最后一次的称量值），有的试样干燥多次，在加热的过程中会引起试样分解，这时有可能减量在2mg以上，这时我们可以以3mg的减量作为判定恒量标准。

③干燥器与干燥剂：干燥器以选择孔板直径20-22cm为宜，如直径过大，则由于多余空间过大，硅胶的吸湿力有限，取出称量皿时会因启闭干燥器而增加吸湿的影响从而造成质量的改变。硅胶表面积大，使用方便，但吸湿后去湿的能力减弱，必须在蓝色稍有减退，即要在135℃干燥2-3h，使其再生。烘干后的试样放入干燥器中冷却时，如数量小于4个，则冷却时间必须达到30min，数量如有8个，则冷却时间为45min，都应与求恒量时一致，可以减少误差。

④称量过程：称量时应盖紧盖子，称量时应尽量迅速，天平要保持干燥，这样就可能使试样在称量过程减少吸湿。我们还可以使用常压135℃烘干箱和红外线加热干燥法对淀粉质原料的水分进行分析，但通常使用的还是105℃烘箱干燥法。

实际操作中，不管使用何种检测方法，只有在操作的每个环节都注意了有关事项，就可以尽可能的减少误差，得到一个真实的数据。

参考文献：

[1]蔡定域.《实用白酒分析》.