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《§16.7～8 四个量子数 原子的电子壳层结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、取离散值SNFSNz一.斯特恩—革拉赫实验(1921年）§16.7电子自旋四个量子数Ag原子蒸汽1F取分立的值分立的沉积线μZ取分立的值μ空间量子化空间量子化角动量SNF2原子沉积线条数应为奇数（2l+1），而不应是两条。基态Ag原子的磁矩等于最外层价电子的磁矩，其Z取（2l+1）个值，则F可取（2l+1）个值，SNF空间量子化的理论无法解释！3史特恩正在观测银原子束通过非均匀磁场时将分裂成两束对H、Li、Na、K、Cu、Ag、Au等原子都观察到两个取向。人们得到启示：若要2l+1为偶数，只有l为半整数，而轨道角动量量子数是不可能为半整数的。41925年两位不到25岁的荷兰学生，乌仑
2、贝克和高兹米特根据一系列实验事实提出了大胆的假设：电子不是点电荷，它除有轨道角动量外，还有自旋运动。提出电子象一个陀螺，能绕自身轴旋转。这似乎无创造性可言（地球就既有公转又有自转）。但提出任何电子都具有相同的角动量，且它们在z方向的投影只取两个数值，这对于经典物理是无法接受的。乌仑贝克和高兹米特的假设一开始就遭到很多人的反对（包括当时已闻名的泡利），以致使乌仑贝克和高兹米特想把已写好的文章收回。但是，他们的导师已把稿子寄出发表，并说：“你们还年青，有些荒唐没关系”。后来的事实证明，电子自旋的概念是微观物理学最重要的概念。5例如对于钠：3S(n=3,l=0)3P(n=3,l=1)ms+1
3、/2-1/2Na双线碱金属的双线实验也是促使乌仑贝克和古兹米特提出电子自旋假设的根据之一。3P3/23P1/2（l=0，无自旋轨道耦合，能级不分裂）5895.92Å(D1)5889.95Å(D2)6电子自旋角动量大小S在外磁场方向的投影s—自旋量子数(1/2)电子自旋角动量在外磁场中的取向自旋磁量子数ms取值个数为二.电子自旋ms=±1/22s+1=2则s=1/2，7三.五个量子数（表征电子的运动状态）1.主量子数n(1,2,3,……)2.副（角）量子数l(0，1，2，…….,n-1)3.磁量子数ml(0，±1，±2，…….,±l)总体上决定了电子能量决定电子的轨道角动量大小，对能量也
4、有稍许影响。决定电子轨道角动量空间取向，引起磁场中的能级分裂。8５.自旋磁量子数ms(1/2,-1/2)决定电子自旋角动量空间取向，产生能级精细结构。4.自旋量子数s(1/2)决定电子的自旋角动量大小，对能量影响很小。全面描写一个电子的运动状态需要5个量子数：n,l,ml,s,ms91869年门捷列夫提出了元素周期表,大体反映了元素性质的周期性变化特性。玻尔第一个对元素周期表给予解释，他用原子内部电子在轨道上的排列来解释元素性质的周期性，并预言了未发现的72号元素的性质。但直到1925年泡利提出泡利不相容原理后，人们才深刻认识到元素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
5、“壳层结构”。10n123l001012ml00-1010-101-2-1012msZ2818一.泡利不相容原理(1925年)在一个原子中,不能有两个或两个以上的电子处在完全相同的量子态，即它们不能具有一组完全相同的量子数（n，l，ml，ms）。容纳电子的最大数目§16.8原子的电子壳层结构11原子处于正常状态时，每个电子都趋向占据可能的最低能级二.能量最小原理能级高低主量子数n决定角量子数l影响12nl1021032103d3p3s2p2s1sZeKLMn=1n=2n=3经验规律：(n+0.7l)大→E大E3，2(3d态)>E4，0(4s态)例如：13在同一主壳层中,越小,能级越低!
6、主量子数越小,能级越低,先被填充!例1碳原子（Z=6）基态的电子组态是:例2氩原子（Z=18）基态的电子组态是:例3在原子的k壳层中,电子可能具有的四个量子数是例４在原子的L壳层中,电子可能具有的四个量子数是14例5.氢原子中处于3d态的电子,描述其量子态的(A)(D)(C)(B)四个量子数的可能值为可组合出十个选项151s2s2p3s3p3d4s1氢2氦HHe123锂4铍LiBe22125硼6碳10氖BCNe22222212613铝14硅18氩AlSiAr22222266622212619钾20钙KCa22226622661221钪Sc22626124s能级低于3d能级D=n+0.7
7、l部分原子的电子排列16一.量子物理和经典物理的关系量子物理经典物理波动光学几何光学二.关于量子力学的争论哥本哈根学派：玻尔、海森伯、玻恩、泡利等反哥本哈根学派：爱因斯坦、德布罗意、薛定谔等量子力学小结17哥本哈根学派的观点是：①波粒二象性是互补的（互补原理），波②量子力学是统计的理论。③量子力学现有的形式和它的解释是完备的。动性、粒子性不会出现在同一时空中。粒子波动性的表现，原则上不可避免。不确定关系是18反对哥本哈根学派的观点是：①波、粒间
