原子的量子理論ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-08 10:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 家烏倫貝克和古茲米特提出了電子自旋的概念：（ 1） 電子除空間運動外，還有自旋運動，與之相聯(lián)系的有 自旋角動量 和 自旋磁矩 。（ 2） 自旋角動量 和軌道角動量一樣，均服從角動量的普遍法則， 的大小是量子化的稱為 自旋量子數(shù)僅有一個值，而且是半整數(shù)： 故稱為 自旋磁量子數(shù)只能取兩個值：（ 3） 在 z 軸（外磁場）方向上的投影故自旋概念小結(jié)繼斯特恩 蓋拉赫的基態(tài)銀原子實驗之后， 1927年費蒲斯和泰勒用基態(tài)的氫原子做了同類實驗，結(jié)果也是分成兩束，電子的自旋及自旋磁矩的存在進(jìn)一步被證實。電子自旋是電子的固有性質(zhì)，任何經(jīng)典機(jī)械運動圖像都不可能確切描述這種特性。其他基本粒子也有自旋特性。其中，質(zhì)子和中子的自旋量子數(shù) 也是 。電子自旋磁矩研究表明，與 電子自旋角動量相聯(lián)系的自旋磁矩自旋磁矩外磁場方向上的投影電子自旋角動量電子自旋量子數(shù)電子自旋角動量大小電子自旋磁量子數(shù)在 z 軸（外磁場）方向上的投影簡稱 自旋第三節(jié)28 . 3interchange symmetry of identical particles 全同粒子全同 粒子例如，所有的電子是全同粒子；所有的質(zhì)子也是全同粒子。質(zhì)量、電荷、自旋等固有性質(zhì)完全相同的微觀粒子。全同粒子的交換對稱性 全同粒子體系中任何兩在 經(jīng)典力學(xué)中，即使固有性質(zhì)完全相同的兩個質(zhì)點，是可以根據(jù)運動軌跡對它們進(jìn)行追蹤并加以辨認(rèn)和區(qū)分的。但在量子力學(xué)中，軌道概念對微觀粒子沒有意義，不可能對全同粒子進(jìn)行追蹤和區(qū)分，全同粒子失去了個別性。因此，全同粒子在同樣的條件下其行為是完全相同的， 全同粒子體系中任何兩個粒子的交換，不會引起體系狀態(tài)的改變 。換，不會引起體系狀態(tài)的改變。個粒子的交費米子與玻色子波函數(shù) 和 描述同一狀態(tài)，其概率密度 相同。結(jié)合全同性原理， 量子力學(xué)中全同粒子系統(tǒng)的波函數(shù)有若干重要概念和結(jié)論。設(shè)某全同 粒子系統(tǒng)的波函數(shù)為 ，將其中的任意兩個粒子互換后，系統(tǒng)狀態(tài)不變，但其波函數(shù)有可能仍為 ，也有可能是 ，前者為 對稱函數(shù) ，后者為 反對稱函數(shù) 。對稱的或反對稱的，而且其對稱性不隨時間的改變而改變。量子力學(xué)證明（略），描述全同粒子系統(tǒng)的狀態(tài)的波函數(shù)只能是實驗表明，自旋為 奇數(shù)倍 的粒子，如電子、質(zhì)子和中子，粒子系統(tǒng)用反對稱波函數(shù)描述，這類粒子為 費米子 。自旋為 偶數(shù)倍（包括零 ）的粒子，如光子、 a粒子， 粒子系統(tǒng)用對稱波函數(shù)描述，這類粒子為 玻色子 。泡利不相容原理 1925年 奧地利物理學(xué)家泡利在研究全同粒子系統(tǒng)的波函數(shù)時發(fā)現(xiàn)，若全同粒子系統(tǒng)由費密子組成，由于費米子系統(tǒng)的波函數(shù)是反對稱函數(shù)，如果有兩個粒子的狀態(tài)相同，則系統(tǒng)的波函數(shù)為零，即不能有兩個或兩個以上的費米子處在同一個狀態(tài)。泡利不相容原理對于原子系統(tǒng)，泡利不相容原理表明 在一個原子中，不可能有兩個或兩個以上的電子具有兩個完全相同的量子態(tài)。或者說，原子中的每一個量子態(tài)上最多只允許有一個電子。第四節(jié)electron shell structure in atom28 . 4原子的電子殼層結(jié)構(gòu)如前所述，氫原子核外電子的運動狀態(tài)由四個量子數(shù) （ n , l , ml , ms ) 決定。對于其他多電子的原子，其薛定諤方程比氫原子的情況要復(fù)雜得多，但近似計算表明，其核外電子的運動狀態(tài)仍由四個量子數(shù)決定，即名 稱 允 許 取 值 含 義主 量子數(shù) n = 1, 2, …n磁量子數(shù) ml角量子數(shù) l自旋磁量子數(shù) ms = 177。 其 值 決定原子中電子的能量 其 值 決定原子中電子的角動量。由于軌道磁矩與自旋磁矩間的相互作用， 對能量也有一定影響
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