《普通物理》ppt课件

1、 1921 1921年，施特恩年，施特恩O.SternO.Stern和格拉赫和格拉赫W.GerlachW.Gerlach发现一些处于发现一些处于S S 态的原子射线束，态的原子射线束，在非均匀磁场中一束分为两束。在非均匀磁场中一束分为两束。原子炉原子炉准直屏准直屏磁磁 铁铁NS 由自旋产生的磁由自旋产生的磁矩称为自旋磁矩矩称为自旋磁矩 由自旋产生的角动量由自旋产生的角动量为为 其方向与磁矩其方向与磁矩方向相反。方向相反。 Ss 1925年，乌仑贝克年，乌仑贝克 ( G.E.Uhlenbeck )和古兹密特和古兹密特(S.A.Goudsmit)提出电子自旋假说。提出电子自旋假说。把电子绕本身轴线

2、的转动称为自旋。把电子绕本身轴线的转动称为自旋。 S电子的自旋电子的自旋自旋自旋磁量子数磁量子数zShSz=msh12+12z)1(ssSszmS 自旋角动量在外磁场自旋角动量在外磁场方向的投影只能有两种取值。方向的投影只能有两种取值。即：即：212s得：得：21s21sm自旋量子数自旋量子数原子中电子的形状由四个量子数确定原子中电子的形状由四个量子数确定(1)主量子数主量子数 n=1,2,3, 大体上决议电子在原子中的能量大体上决议电子在原子中的能量(2)角量子数角量子数 l =0, 1, 2, , (n-1)决议电子绕核运动的角动量决议电子绕核运动的角动量) 1( llL决议电子绕核运动角

3、动量的空间取向决议电子绕核运动角动量的空间取向(3) 磁量子数磁量子数lml, 2, 1, 0(4)自旋磁量子数自旋磁量子数 21sm决议电子自旋角动量的空间取向决议电子自旋角动量的空间取向 普通地，主量子数普通地，主量子数n n越大的主壳层其能级越大的主壳层其能级越高；在同一主壳层内，副量子数越高；在同一主壳层内，副量子数l l越大的支越大的支壳层其能级越高。但也有例外，实践上能级的壳层其能级越高。但也有例外，实践上能级的高低次序可表示为高低次序可表示为1s7s5d5p5s6s6p6d 4s3s3p4f3d4p4d2p2s(1)泡利不相容原理泡利不相容原理 泡利在泡利在1925年提出：在原子

4、中，不能够有两年提出：在原子中，不能够有两个或两个以上的电子具有完全一样的量子态。也就个或两个以上的电子具有完全一样的量子态。也就是说，原子中任何两个电子的量子数是说，原子中任何两个电子的量子数 不能够完全一样。这个结论叫泡利不相容原理。不能够完全一样。这个结论叫泡利不相容原理。),(slmmln 电子在原子中的分布服从以下两个原理：电子在原子中的分布服从以下两个原理： 据泡利不相容原理据泡利不相容原理 主壳层主壳层n上可包容的电子数为上可包容的电子数为2102) 12(2nlNnnn) 12(2lNl在同一支壳层上可包容的电子数为在同一支壳层上可包容的电子数为:各壳层可包容的电子数各壳层可包

5、容的电子数0 1 2 3 4 5 6s p d f g h i1 2 3 4 5 6 7K L M N O P Q22 62 6 102 6 10 142 6 10 14 182 6 10 14 18 222 6 10 14 18 22 26Nn2 8 18 32 50 72 98lnNl(2)(2)能量最小原理能量最小原理 当原子处于正常形状时，原子中的电子尽能够当原子处于正常形状时，原子中的电子尽能够地占据未被填充的最低能级，这一结论叫做能量最地占据未被填充的最低能级，这一结论叫做能量最小原理。小原理。例例: : 试确定处于基态的氦原子中电子的量子数。试确定处于基态的氦原子中电子的量子数。

6、21, 0, 0, 121, 0, 0, 1和和解：氦原子有两个电子。按题意，这两个电子处于解：氦原子有两个电子。按题意，这两个电子处于1s1s态，即态，即n=1n=1。因此。因此 ml=0ml=0。据泡利不相容原。据泡利不相容原理，这两个电子的量子数不能完全一样，所以它们理，这两个电子的量子数不能完全一样，所以它们的自旋磁量子数分别为的自旋磁量子数分别为1/21/2和和-1/2-1/2。因此，处于基。因此，处于基态的氦原子中的两个电子的四个量子数分别为：态的氦原子中的两个电子的四个量子数分别为：, 0l例例: : 分别计算量子数分别计算量子数n=2n=2、l=1l=1和和n=2n=2的电子的的电子的 能够形状数。能够形状数。解：解：对对n=2、l=1的电子，可取的电子，可取ml=-1,0,1三种形状，三种形状，对每一种对每一种ml，又可取，又可取ms=1/2,-1/2。故总的