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电子的自旋和自旋磁量子数
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电子的自旋和自旋磁量子数
自旋角动量在外磁场方向上只有两个分量:
自旋角动量
ms称为自旋磁量子数
式中自旋量子数 ，即
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类似 ml 有2l +1种取法，mS应有 2s +1种取法。
施 — 盖实验表明：
量子力学给出：
电子自旋是一种 “内禀” 运动，
不是小球自转。
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Sz
S
电子的自旋角动量和自旋磁量子数
o
z
Sz
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现在知道，一切微观粒子都有自旋,
按自旋分类：
（1）费米子：自旋为半整数，如 S = 1/2, 3/2
例.电子，中子，质子，中微子，
----服从泡利不相容原理。
反西格玛负超子
（王淦昌等, 1959年）
王淦昌先生
（2）玻色子：自旋为整数，
如 s = 0，1
----不服从泡利不相容原理。
例.氢原子、氘核、光子、
介子等。
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各种原子核外电子的排布
原子中电子的四个量子数
描述原子中电子的运动状态需要一组量子数
▲主量子数 n=1, 2, 3, …
是决定能量的主要因素；
▲角（轨道）量子数 l = 0,1,2…(n-1) ，
对能量有
一定影响（l 越小，能量越低）；
—— n，l，ml ， ms
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另有自旋量子数 ，
自旋角动量
不变，可不计入。
▲ 磁量子数 ，引起磁场中的
▲自旋磁量子数 ，产生能级精细结构。
能级分裂；
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电子的壳层分布
泡利 1925 年提出：
“一个原子内不可能有四个量子数全同的电子”
一支壳层内电子可有(2l+1)×2种量子态，
∴ 主量子数为n的壳层内可容纳的电子数为：
同一个n 组成一个壳层
（K, L, M, N, O, P…），
相同 n, l 组成一个支壳层
（s, p, d, f, g, h…），
此即泡利不相容原理（Pauli exclusion principle）
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1945年诺贝尔物理学奖获得者
—— 泡利
奥地利人
Wolfgang Pauli
1900 —1958
提出泡利不相容原理
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能量最小原理
“电子优先占据最低能态”
n
l
1
0
2
10
3
210
3d3p3s
2p2s
1s
Ze
K
L
M
n = 1
n = 2
n = 3
经验规律：
( n + 0.7l ) 大→E大
E 3，2 (3d 态) > E 4，0 (4 s态)
例如：
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小结
原子中的电子的运动状态可由四个量子数(n, l ,ml , ms) 来表示.
角量子数 l 决定电子的轨道角动量
磁量子数 ml 决定轨道角动量的方向
自旋量子数ms决定自旋角动量的方向
主量子数 n 决定电子的能量
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四个量子数
主量子数：
n = 0,1,2,3, …
副量子数(角量子数)：
磁量子数：
自旋磁量子数：
四个量子数是描述原子中核外电子状态的参数。
s
1
2
m
=±

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