结构化学
1 什么是波
具有时空周期性的东西就可以称之为波（一种周期的传播）。例如，声波，水波，电磁波。
一个兵乓球在上下有规则的运动的轨迹。请注意这里是关于时间和空间的函数。水波是水的震动，声波是空气的震动。
波主要有三种：介质波/机械波、电磁波、物质波。介质波/机械波需要介质和振源，生活中比较常见，诸如声波、水波。像光波这样就属于电磁波，它不需要介质。物质波又称德布罗意波。德布罗意他根据类比的方法把光的波粒二象性推广到更一般的物质粒子，提出实物粒子也具有波动性，即和光一样，也具有波动-粒子两重性，它是一种物质的自有属性。
而你高中所举的例子就是机械波。它沿传播方向横向或者纵向振动，它是波，而不是这样的形状是波。所以虫子不是波，光也不是在以s形向前传播。众所周知，光沿直线传播，而不是S线。
作者：潘安
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来源：知乎
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我在这里给大家看一下书上关于声音的绝妙解释。从这里我们把波和我们常见的惯性，弹力关联到一起。振动产生波，波传递能量
光的衍射
在经典物理学中，波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后会发生不同程度的弯散传播。假设将一个障碍物置放在光源和观察屏之间，则会有光亮区域与阴晦区域出现于观察屏，而且这些区域的边界并不锐利，是一种明暗相间的复杂图样。这现象称为衍射，当波在其传播路径上遇到障碍物时，都有可能发生这种现象。除此之外，当光波穿过折射率不均匀的介质时，或当声波穿过声阻抗（acoustic impedance）不均匀的介质时，也会发生类似的效应。在一定条件下，不仅水波、光波能够产生肉眼可见的衍射现象，其他类型的电磁波（例如X射线和无线电波等）也能够发生衍射。由于原子尺度的实际物体具有类似波的性质，它们也会表现出衍射现象，可以通过量子力学研究其性质。
一束光有一个个圆球光点形成，遇到障碍物后，光点形成新的光源
按照 惠更斯原理 的说法，任何波的波前面上都有无数点发射着子波，好比个个都是点发光源，子波的波前面的 包络面 又构成了下一波的波前面 每个子波的传播方向都是呈球状向四周散开（ 球面波 ），整个波充满了球体 但当波遇到障碍物时，这个球体被“切掉”了一块，这块内没有了波，而没有被“切掉”的块里的波就会向这块“切掉”的块里 发射子波 来填补，表现出了衍射
2 原子基本结构----- 物质、分子、原子、原子核、中子、质子、电子、量子、离子的区别
他们之间是怎么互相联系起来
分子是由组成的原子按照一定的键合顺序和空间排列而结合在一起的整体，这种键合顺序和空间排列关系称为分子结构。由于分子内原子间的相互作用
这就是我们常说的化学键的东西，还有化学力，其实就是把原子给栓到一起的力
科学上用力来表达物质相互作用的关联性，并区分为强相互作用力、弱相互作用力、电磁力、万有引力。自然中力并不作为实物存在，力产生的本质源于体系结构和能量的变化，如固态冰有很坚硬的结构力，能将泰坦尼克号游轮撞沉，但温度上升到零度以上就会融化成液态水，结构力随之瓦解。高能态结构向低能态结构转变时伴随着体系能量的释放，反之，稳定结构重新构建必需依靠外部足够的能量和压力状态作用，这是恒星内部氢原子能发生核聚合放热而行星不能的原因，行星内部能压状态不足以重新改造氢原子结构，也是粒子对撞实验中必需利用超高能态粒子轰击才能够令原子解体的原因。因此，物质稳定结构状态以一种固定力存在，力在本质上是物质结构变化之后能量亏损的产物，我们可以将体系内能量向外部空间释放看作为正向发散的实量场，而体系能量亏损导致质量引力看作是空间反向吸收的镜像场。
原子结构示意图是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式。小圈和圈内的数字表示原子核和核内质子数，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层的电子数。
波函数
波函数假设是量子力学中最为基础的概念，如光速不变原理作为狭义相对论的基础公设一样，贯穿于整个量子力学的始终。波函数最简单的形式是：ψ(x)=Ae^i(p/ℏ)x，它是一种复指数函数，表示了粒子在某位置的概率幅，其绝对值的平方意味着某个时间点自由粒子在某个位置的可能性
波函数是描述微观尺度范围内物质行为的函数，来源于电子的双缝干涉实验（上一篇内容），该实验是量子力学最初的密码，因为它揭示了电子的波动性，为了描述这种非粒子性行为，科学家引入了宏观物理波（水波等机械波）的余弦概念cos(x)，但是电子具有形体，不能在空间中若隐若现，也不应该偏好任何位置x，所以自由电子的运动不符合这种数学形式。于是，玻恩提出了概率波诠释，认为波函数表征了粒子位置的可能性，并不是描述粒子的轨迹，为了很好地符合概率这一理念，最终引入了波函数的复指数形式e^ix，故|e^ix|²=|cosx+isinx|²=1，意味着自由粒子在空间中运动时概率处处相等，不会出现起伏，遵循了物理的实在性原则。
由著名的薛定谔方程得到我们原子轨道的运到状态
这里的轨道只是指一种运动状态而不是几何轨道
，是以数学函数描述原子中电子似波行为。此波函数可用来计算在原子核外的特定空间中，找到原子中电子的几率，并指出电子在三维空间中的可能位置。“轨道”便是指在波函数界定下，电子在原子核外空间出现机率较大的区域。具体而言，原子轨道是在环绕着一个原子的许多电子（电子云）中，个别电子可能的量子态，并以轨道波函数描述。原子轨道是单电子薛定谔方程的合理解ψ(x,y,z)。若用球坐标来描述这组解，即ψ(r,θ,φ)=R(r)·Y(θ,φ)，这里R(r)是与径向分布有关的函数，称为径向分布函数，用图形描述就是原子轨道的径向分布函数；Y(θ,φ)是与角度分布有关的函数，用图形描述就是角度分布函数。
能层
原子核外运动的电子绕核运动会受到原子核的吸引，他们运动能量上的差异可用他们运动轨道离核的远近表现出来。具有动量较大的电子在离核越远的地方运动，而动量较小的则在离核较近的地方运动。但是电子绕核运动与人造卫星绕地球运动不同。人造卫星绕地球运动的动量是连续变化的，由于能量的消耗，它的轨道会逐渐接近地球。但原子的能量是量子化的，原子核外电子运动的轨道是不连续的，他们可以分成好几层，这样的层，称为“电子层”，也称“能层”。 [
氢原子线状光谱（图1，巴耳末线系）的事实可以证明电子层的存在。根据经典电磁学理论，绕核高速旋转的电子将不断从原子发射连续的电磁波，但从图1中可以发现，氢原子的光谱图像是分立的，这与经典电磁学的推算结果矛盾，之后，玻尔提出了电子层的概念，成功推导出了描述氢原子光谱的里德伯公式（σ=R'×（n-2-m-2））将里德伯常量R'与，普朗克常数联系在一起，电子层的存在从此得到了公认 [1] 。
通常情况下，氢原子的电子在离核最近的电子层上运动，这时并不放出能量，此时的电子所处的状态称为“基态”。当氢原子从外界获得能量（如灼热、放电、辐射能等），它的电子可以跃迁到离核较远的电子层上，此时的电子所处的状态称为“激发态”。当电子从离核较远的电子层跃迁到能量相对更低也离核更近的电子层时，就会以光的形式放出能量。光的频率ν和两电子层的能量差∣E2-E1∣有下列关系： [2]
能级（电子亚层）
原子轨道能级图
如果用更加精细的光谱仪观察氢原子光谱，就会发现，原来的整条谱线又有裂分，这意味着量子化的两电子层之间存在着更为精细的“层次”，这被称为“能级”，每一电子层都由一个或多个能级组成，同一能级的能量相同。
描述能级的量子数称为角量子数（angular quantum number）用“l”表示。对于每一个电子层对应的主量子数n，l的取值可以是0, 1, 2, ...n-1，也就是说，总共有n个能级，因为第一电子层K的n=1，所以它只有一个能级，而n=2的L层就有两个能级，表现在光谱上就是两条非常相近的谱线。
从第一到第七周期的所有元素中，人们共发现4个能级，分别命名为s，p，d，f。从理论上说，在第八周期将会出现第五个能级。
从这里我们能够看到，原子外面的电子的轨道不是连续的，不是确定的。是分立的，是概率性的数学描述。那么对于一个原子的确立就能够以三个未知数nlm确立。既然电子层不连续。则基态电子到高态只能损失一定的已知的值。
因为电子层是不连续的所以电子跃迁放出的能量也是不连续的（量子化的），这种不连续的能量在光谱上的反映就是线状光谱。
在现代量子力学模型中，描述电子层的量子数称为主量子数（principal quantum number）或量子数n，n的取值为正整数1、2、3、4、5、6、7，对应符号为K、L、M、N、O、P、Q。对氢原子来说，n一定，其运动状态的能量一定。一般而言：n越大，电子层的能量越高。
每个电子层所容纳的电子个数有限，为2n2个，但当一个电子层是原子的最外层时，它至多只能容纳8个电子，次外层最多容纳18个。
主量子数1234567
电子层KLMNOPQ
0族电子数22,82,8,82,8,18,82,8,18,18,82,8,18,32,18,82,8,18,32,32,18,8
如果一个电子在激发态，一个有着恰当能量的光子能够使得该电子受激辐射，释放出一个拥有相同能量的光子，其前提就是电子返回低能级所释放出来的能量必须要与与之作用的光子的能量一致。此时，受激释放的光子与原光子向同一个方向运动，也就是说这两个光子的波是同步的。利用这个原理，人们设计出了激光，它是可以产生频率很窄的光的光源。
对于spdf01234我是这样理解的。当s为0时，为一个球形。当为1时分成两个对称的电子云（正负抵消）。为2时，分成4个对称电子云。m不同，就意味的在xyz上的对称不同
(16 封私信 / 80 条消息) 化学中，主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数的定义及它们之间的联系是什么？ - 知乎 (zhihu.com)
原子轨道(s,p,d,f)的三维空间可视化（中文字幕）_哔哩哔哩_bilibili
