電子的存在與運(yùn)動(dòng)

狹義地講：原子物理學(xué)是研究

原子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

的科學(xué);

廣義地講：原子物理學(xué)是研究

物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)學(xué)。原子物理學(xué)的研究對(duì)像原子物理學(xué)的研究方法從實(shí)驗(yàn)的規(guī)律出發(fā)，引入量子化概念，加上科學(xué)分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出原子物理學(xué)的規(guī)律（包括定律，公式……）。值得注意的是“量子化概念”這個(gè)詞，過(guò)去學(xué)力學(xué)，電磁學(xué)……沒(méi)有使用這一概念。目前，有的學(xué)校將“原子物理學(xué)”稱為“量子物理學(xué)”，這也符合國(guó)際慣例。特立獨(dú)行的電子

電子的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)地球上光的來(lái)源太陽(yáng)以電磁波的形式向外傳遞能量，稱太陽(yáng)輻射(solarradiation)，是指太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流。太陽(yáng)輻射所傳遞的能量，稱太陽(yáng)輻射能。太陽(yáng)輻射能按波長(zhǎng)的分布稱太陽(yáng)輻射光譜。(0.4~0.76μm為可見(jiàn)光區(qū)，能量占50%;0.76μm以上為紅外區(qū)，占43%;紫外區(qū)小于0.4μm，占7%)地球所接受到的太陽(yáng)輻射能量?jī)H為太陽(yáng)向宇宙空間放射的總輻射能量的二十億分之一，但卻是地球大氣運(yùn)動(dòng)的主要能量源泉。

光譜光譜(Spectrum):是復(fù)色光經(jīng)過(guò)色散系統(tǒng)(如棱鏡、光柵)分光后，被色散開(kāi)的單色光按波長(zhǎng)(或頻率)大小而依次排列的圖案，全稱為光學(xué)頻譜。光譜中最大的一部分可見(jiàn)光譜是電磁波譜中人眼可見(jiàn)的一部分，在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見(jiàn)光。光譜并沒(méi)有包含人類大腦視覺(jué)所能區(qū)別的所有顏色，譬如褐色和粉紅色。

光波產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)光波是由原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的電子產(chǎn)生的。各種物質(zhì)的原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)情況不同，所以它們發(fā)射的光波也不同。研究不同物質(zhì)的發(fā)光和吸收光的情況，有重要的理論和實(shí)際意義，已成為一門專門的學(xué)科--光譜學(xué)。光譜是光的頻率和強(qiáng)度分布的關(guān)系圖，是研究原子結(jié)構(gòu)重要的途徑之一。

電子的躍遷在外界光子的激發(fā)下，電子可以從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，其中入射光子的能量必須要大于或者等于兩軌道能級(jí)絕對(duì)值之差。同時(shí)合適的光子入射下，原子電子也可以從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，同時(shí)放出一個(gè)光子，該光子能量與入射光子能量相同，這是激光產(chǎn)生的基本原理，也叫做受激輻射。氫原子能級(jí)圖與發(fā)射的光譜當(dāng)n=1時(shí)，E1=13.6eV,---------------基態(tài)能級(jí)此時(shí)能量最低，原子最穩(wěn)定當(dāng)n>1時(shí)，-----------------------激發(fā)態(tài)能級(jí)當(dāng)n→∞時(shí)，rn→∞,En→0，此時(shí)能級(jí)趨于連續(xù)，原子區(qū)域電離，即基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV。波數(shù)

鈉原子的電子分布能級(jí)與能層能級(jí)是電子的能量大小的衡量，由于在量子力學(xué)的尺寸下，能量是分立的，所以稱為能級(jí)。電子的運(yùn)動(dòng)軌跡稱為電子軌道，“軌道”是經(jīng)典力學(xué)的概念，在量子力學(xué)里，電子沒(méi)有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，只有一定的幾率分布。能層（英語(yǔ)：Energylevel）理論是一種解釋原子核外電子運(yùn)動(dòng)軌道的一種理論。它認(rèn)為電子只能在特定的、分立的軌道上運(yùn)動(dòng)，各個(gè)軌道上的電子具有分立的能量，這些能量值即為能級(jí)。電子可以在不同的軌道間發(fā)生躍遷，電子吸收能量可以從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)或者從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)從而輻射出光子。氫原子的能級(jí)可以由它的光譜顯示出來(lái)。

構(gòu)造原理1s2s3s4s5s6s7s2p3p3d4p4d4f5p5d5f6p6d7p圖中，每個(gè)小圓圈表示一個(gè)能級(jí)。每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)能層，各圓圈連線的順序表示隨核電荷數(shù)遞增而增加的電子填入能級(jí)的順序。小黑點(diǎn)的疏密表示電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小。電子云1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖★量子力學(xué)中將這種電子云輪廓圖稱為

“原子軌道”a．s電子的原子軌道（電子云）形狀是以原子核為中心的球體，只有一個(gè)伸展方向2、原子軌道b．p電子云/原子軌道的形狀是紡錘形（或稱為啞鈴形），其伸展方向是互向垂直的三個(gè)方向（Px、Py、Pz）。P電子原子軌道半徑同樣隨著n增大而增大這是量子理論計(jì)算出來(lái)的，四個(gè)量子數(shù)n，l，ml，ms確定了一個(gè)電子的位置，n確定電子層，l確定電子亞層，ml確定電子亞層中的電子軌道，ms確定電子的自旋。ml的取值是0，正負(fù)1，正負(fù)2等，每一個(gè)量子數(shù)決定軌道的伸展方向，這些伸展方向疊加加在一起能夠保證剛好是對(duì)稱的s軌道只有一個(gè)ml，所以伸展方向只有一種，圓球；p軌道有三個(gè)ml，伸展方向有三個(gè)，px，py，pz；d軌道有五個(gè)ml，伸展方向有五個(gè)，稱為dxy，dyz，dxz，d（x^2-y^2），dz^2，f軌道的七個(gè)方向就更復(fù)雜主量子數(shù)n主量子數(shù)只能取正整數(shù)的值。當(dāng)主量子數(shù)增加時(shí)，原子軌道變大，原子的外層電子將處于更高的能量值(能量值只能取確定的、分離的值，這些能量值稱為能級(jí))，因此受到原子核的束縛更小。這是波爾模型引入的唯一一個(gè)量子數(shù)。主量子數(shù)n是用來(lái)描述原子中電子出現(xiàn)幾率最大區(qū)域離核的遠(yuǎn)近，或者說(shuō)它是決定電子層組數(shù)的。因?yàn)殡娮优挪甲裱畹湍芰吭砼挪柬樞驗(yàn)閚s→(n-2)f→(n-1)d→np，故當(dāng)主量子數(shù)等于3時(shí)能級(jí)排到1s2s2p3s3p3d。n相同的電子為一個(gè)電子層，電子近乎在同樣的空間范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，故稱主量子數(shù)主量子數(shù)的n的取值為1，2，3...等正整數(shù)。例如，n=1代表電子離核的平均距離最近的一層，即第一電子層;n=2代表電子離核的平均距離比第一層稍遠(yuǎn)的一層，即第二電子層。余此類推?？梢?jiàn)n愈大電子離核的平均距離愈遠(yuǎn)。在光譜學(xué)上常用大寫(xiě)拉丁字母K，L，M，N，O，P，Q代表電子層數(shù)。主量子數(shù)n與電子能量關(guān)系對(duì)單電子原子來(lái)說(shuō):n值愈大，電子的能量愈高。例如

氫原子中電子的能量完全由主量

子數(shù)n決定。對(duì)多電子原子來(lái)說(shuō):核外電子的能量除了同主量子數(shù)n

有關(guān)以外還同原子軌道(或電子云)

的形狀有關(guān)。因此，n值愈大，電子的能量愈高這句話，只有在原子軌道(或電子云)的形狀相同的條件下，才是正確的。決定原子中電子的能量及與核的平均距離(一般能量低的趨向近軌道,r較小，反之則反)，即表示電子所處的量子