电子的存在与运动

狭义地讲：原子物理学是研究

原子的结构与性质

的科学;

广义地讲：原子物理学是研究

物质微观结构学。原子物理学的研究对像原子物理学的研究方法从实验的规律出发，引入量子化概念，加上科学分析和数学推导，得出原子物理学的规律（包括定律，公式……）。值得注意的是“量子化概念”这个词，过去学力学，电磁学……没有使用这一概念。目前，有的学校将“原子物理学”称为“量子物理学”，这也符合国际惯例。特立独行的电子

电子的运动效应地球上光的来源太阳以电磁波的形式向外传递能量，称太阳辐射(solarradiation)，是指太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。太阳辐射所传递的能量，称太阳辐射能。太阳辐射能按波长的分布称太阳辐射光谱。(0.4~0.76μm为可见光区，能量占50%;0.76μm以上为红外区，占43%;紫外区小于0.4μm，占7%)地球所接受到的太阳辐射能量仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十亿分之一，但却是地球大气运动的主要能量源泉。

光谱光谱(Spectrum):是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。光谱中最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。光谱并没有包含人类大脑视觉所能区别的所有颜色，譬如褐色和粉红色。

光波产生的实质光波是由原子内部运动的电子产生的。各种物质的原子内部电子的运动情况不同，所以它们发射的光波也不同。研究不同物质的发光和吸收光的情况，有重要的理论和实际意义，已成为一门专门的学科--光谱学。光谱是光的频率和强度分布的关系图，是研究原子结构重要的途径之一。

电子的跃迁在外界光子的激发下，电子可以从低能级跃迁到高能级，其中入射光子的能量必须要大于或者等于两轨道能级绝对值之差。同时合适的光子入射下，原子电子也可以从高能级跃迁到低能级，同时放出一个光子，该光子能量与入射光子能量相同，这是激光产生的基本原理，也叫做受激辐射。氢原子能级图与发射的光谱当n=1时，E1=13.6eV,---------------基态能级此时能量最低，原子最稳定当n>1时，-----------------------激发态能级当n→∞时，rn→∞,En→0，此时能级趋于连续，原子区域电离，即基态氢原子的电离能为13.6eV。波数

钠原子的电子分布能级与能层能级是电子的能量大小的衡量，由于在量子力学的尺寸下，能量是分立的，所以称为能级。电子的运动轨迹称为电子轨道，“轨道”是经典力学的概念，在量子力学里，电子没有确定的运动轨迹，只有一定的几率分布。能层（英语：Energylevel）理论是一种解释原子核外电子运动轨道的一种理论。它认为电子只能在特定的、分立的轨道上运动，各个轨道上的电子具有分立的能量，这些能量值即为能级。电子可以在不同的轨道间发生跃迁，电子吸收能量可以从低能级跃迁到高能级或者从高能级跃迁到低能级从而辐射出光子。氢原子的能级可以由它的光谱显示出来。

构造原理1s2s3s4s5s6s7s2p3p3d4p4d4f5p5d5f6p6d7p图中，每个小圆圈表示一个能级。每一行对应一个能层，各圆圈连线的顺序表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序。小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的概率的大小。电子云1s电子在原子核外出现的概率分布图★量子力学中将这种电子云轮廓图称为

“原子轨道”a．s电子的原子轨道（电子云）形状是以原子核为中心的球体，只有一个伸展方向2、原子轨道b．p电子云/原子轨道的形状是纺锤形（或称为哑铃形），其伸展方向是互向垂直的三个方向（Px、Py、Pz）。P电子原子轨道半径同样随着n增大而增大这是量子理论计算出来的，四个量子数n，l，ml，ms确定了一个电子的位置，n确定电子层，l确定电子亚层，ml确定电子亚层中的电子轨道，ms确定电子的自旋。ml的取值是0，正负1，正负2等，每一个量子数决定轨道的伸展方向，这些伸展方向叠加加在一起能够保证刚好是对称的s轨道只有一个ml，所以伸展方向只有一种，圆球；p轨道有三个ml，伸展方向有三个，px，py，pz；d轨道有五个ml，伸展方向有五个，称为dxy，dyz，dxz，d（x^2-y^2），dz^2，f轨道的七个方向就更复杂主量子数n主量子数只能取正整数的值。当主量子数增加时，原子轨道变大，原子的外层电子将处于更高的能量值(能量值只能取确定的、分离的值，这些能量值称为能级)，因此受到原子核的束缚更小。这是波尔模型引入的唯一一个量子数。主量子数n是用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近，或者说它是决定电子层组数的。因为电子排布遵循最低能量原理排布顺序为ns→(n-2)f→(n-1)d→np，故当主量子数等于3时能级排到1s2s2p3s3p3d。n相同的电子为一个电子层，电子近乎在同样的空间范围内运动，故称主量子数主量子数的n的取值为1，2，3...等正整数。例如，n=1代表电子离核的平均距离最近的一层，即第一电子层;n=2代表电子离核的平均距离比第一层稍远的一层，即第二电子层。余此类推。可见n愈大电子离核的平均距离愈远。在光谱学上常用大写拉丁字母K，L，M，N，O，P，Q代表电子层数。主量子数n与电子能量关系对单电子原子来说:n值愈大，电子的能量愈高。例如

氢原子中电子的能量完全由主量

子数n决定。对多电子原子来说:核外电子的能量除了同主量子数n

有关以外还同原子轨道(或电子云)

的形状有关。因此，n值愈大，电子的能量愈高这句话，只有在原子轨道(或电子云)的形状相同的条件下，才是正确的。决定原子中电子的能量及与核的平均距离(一般能量低的趋向近轨道,r较小，反之则反)，即表示电子所处的量子