2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：原子的電子殼層結(jié)構(gòu)

1、原子的電子殼層結(jié)構(gòu)n123l001012ml00-1010-101-2-1012msZ2818一.泡利不相容原理 (1925年)在一個(gè)原子中, 不能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電子處在完全相同的量子態(tài) ，即它們不能具有一組完全相同的量子數(shù)（ n， l ，ml ， ms ）.容納電子的最大數(shù)目n =1,2,3,.為主量子數(shù) 求解上述方程時(shí)可得以下一些量子數(shù)及量子化特性1 能量量子化和主量子數(shù)2 角動(dòng)量量子化和角量子數(shù)電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)的角動(dòng)量為： 為角量子數(shù)例如，n =2時(shí)， =0，1相應(yīng)的 當(dāng)氫原子置于外磁場(chǎng)中，角動(dòng)量L在空間取向只能取一些特定的方向，L在外磁場(chǎng)方向的投影必須滿足量子化條件3 角動(dòng)量空間量子

2、化和磁量子數(shù)磁量子數(shù)Lz磁量子數(shù) ml =0, 1 , 相應(yīng)的例如， 時(shí)，zo4 電子的自旋和自旋磁量子數(shù)自旋角動(dòng)量在外磁場(chǎng)方向上只有兩個(gè)分量:自旋角動(dòng)量ms稱為自旋磁量子數(shù)式中自旋量子數(shù) ，即SzS電子的自旋角動(dòng)量和自旋磁量子數(shù)ozSz5 小結(jié) 原子中的電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可由四個(gè)量子數(shù)(n, l ,ml , ms) 來表示. 角量子數(shù) l 決定電子的軌道角動(dòng)量 磁量子數(shù) ml 決定軌道角動(dòng)量的方向 自旋量子數(shù)ms決定自旋角動(dòng)量的方向 主量子數(shù) n 決定電子的能量 基態(tài)徑向波函數(shù)和電子分布概率 氫原子的基態(tài)能量處于基態(tài)時(shí) n = 1 l = 0徑向波函數(shù)方程解為其中將解代入方程得 基態(tài)徑向波函數(shù)電子出現(xiàn)在體積元dV的概率為： 令沿徑矢的概率密度為 p ,則電子出現(xiàn)在距核r r+dr的概率為由歸一化條件得基態(tài)徑向波函數(shù)為p(r)or 電子的分布概率r1r1電子云原子處于正常狀態(tài)時(shí)，每個(gè)電子都趨向占據(jù)可能的最低能級(jí) 二.能量最小原理 能級(jí)高低主量子數(shù) n決定角量子數(shù) l影響1s2s2p3s3p3d4s1 氫2 氦HHe123 鋰4 鈹LiBe22125 硼6 碳10 氖BCNe22222212613 鋁14 硅18 氬AlSiAr22222266622212619 鉀20 鈣KCa22226622661221