.20--7电子自旋、四个量子数1.ppt

《.20--7电子自旋、四个量子数1.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、二）电子的自旋怎样解释这一奇怪的现象呢？美国物理学家克罗尼格（R.L.Kroning)提出电子绕自身的轴自旋的模型,并作了一番计算.并急忙去找泡利,但遭到泡利的强烈反对,并对他说:“你的想法很聪明,但大自然并不喜欢它”.因泡利早就想到过这一模型,并计算出电子速度要超过光速。所以必须放弃。论文发表后，海森伯表示赞许，后经爱因斯坦等人的努力，物理界普遍接受了自旋的概念，但泡利始终反对。半年后，荷兰物理学家埃斯费斯特的两个学生乌仑贝克和高斯密特（G.E.UhlenbeckandS.A.Goudsmit)在不知上述情形下，也提

2、出了同样的想法，并写了一篇论文，请埃斯费斯特推荐给“自然”杂志。并将论文寄出。接着又去找洛仑兹，洛仑兹热情地接待了他们。但一周后，洛仑兹交给他们一叠稿纸。并告诉他们，如果电子自旋，其表面速度将超过光速，但论文已寄出，他们后悔不已。关于电子自旋问题，量子力学中得到一的结论“1）电子自旋角动量S的大小：S称自旋量子数，取值仅有一个值“1/2”即2）电子自旋角动量在空间的取向是量子化的，S在外磁场方向的投影：称为自旋磁量子数，它只能取两个值：2）电子自旋角动量在空间的取向是量子化的，S在外磁场方向的投影：称为自旋磁量子数，它

3、只能取两个值：注意：电子自旋只具有半整数，人们还不能理解。总而言之是代表电子的一种状态就是了。三）四个量子数在量子力学中，电子的状态通常是用四个量子数来确定的。三）四个量子数1）主量子数n，n=1、2、3·····电子在原子中的能量主要由n决定。2）角量子数（副量子数）它决定于电子绕核运动的角动量大小3）磁量子数m它决定于电子绕核运动的角动量在某一方向的分量：4）自旋磁量子数mS决定电子自旋角动量在某方向的分量4）自旋磁量子数mS决定电子自旋角动量在某方向的分量注意：自旋为半整数（1/2、3/2、5/2···）的粒子称

4、作“费米子”，它服从费米--狄拉克分布及泡利不相容原理的制约，波函数为反对称函数如电子、轻子、核子、超子等。自旋为整数（含零）的粒子称作“波色子”，它服从波色--爱因斯坦统计分布，不受泡利不相容原理的制约，波函数是对称的，如光子、介子、引力子等。一）原子的壳层结构1869年门捷列夫提出了元素周期表,大体上反映了元素性质的周期性变化特性,第一个对元素周期表给予解释的是玻尔,他认为元素性质的周期性可以用原子内部电子在轨道上的排列来解释,并正确地预言了未发现的72号元素的性质.但直到1925年泡利提出了泡利不相容原理以后,人

5、们才深刻地认识到元素的物理性质的周期性变化来源于电子组态的周期性变化或电子的“壳层结构”。壳层---具有相同主量子数n的电子构成一个壳层主量子数n壳层符号1K2L3M4N5O6PMultielectronAtomicSystemShellStructureoAtoms多电子原子系统，原子的壳层结构壳层---具有相同主量子数n的电子构成一个壳层主量子数n壳层符号1K2L3M4N5O6P同一壳层（Shell）中的电子离核的距离大致相同支壳层（Subshell）--按角（副）量子数的不同而分的壳层。0s1p2d3f4g5h角

6、量子数支壳层符号注意：对多电子的原子系统而言：能量主要由主量子n数决定，但也与副量子数有关，故一个支壳层代表了一种能量组态，因此用主量子数与副量子数来表示一个支壳层。如1s、2s、2p·····壳层nKLMNOP123456012345spdfgh1s2s3s4s5s6s2p3p4p5p6p3d4d5d6d4f5f6f5g6g6h壳层表：各壳层的电子又是如何排列呢？分析表明基态原子中的核外电子排列满足如下两个原理：二）两个原理：1）泡利不相容原理（Pauliexclusionprinciple）在原子系统内，不可能有两

7、个或两个以上的电子具有相同的状态，亦不可能具有相同的四个量子数。由此可知：因对应一个量子数为n的壳层，还有n个不同的角量子态对应每个角量子态还有磁量子态此外对应每个磁量子数还有2个自旋磁量子态。故每个壳层最多可容纳的电子数：故每个壳层最多可容纳的电子数：主量子数n123456壳层符号KLMNOPNn2818325072各壳层最多可容纳的电子数：各支壳层最多可容纳的电子数：spdfgh支壳层符号012345角量子数26101418222）能量最小原理2）能量最小原理当原子处在正常状态时电子尽可能地会占据未被填充的最低能级

8、。由此可见：主量子数越小，能级越低，越被首先填满。注意：1）对多电子原子，能量或能级也与副量子数有关。因此判别能级高低不能只看主量子数n。我国学者研究出一个判别式：的值越大者，能级越高。例：判别4s与3d能级的高低。对4s能级对3d能级电子先填充4s能级，再填3d能级2）常用支壳层电子组态表明原子结构例碳原子：原子系数为6，核外有