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一氢原子的薛定谔方程氢原子中质量为m的电子在与核相距为r处具有的势能氢原子为一稳定系统,定态薛定谔方程用球坐标r、、代替x、y、z,有x=rsincos

,y=rsinsin

,z=rcos,

代入定态薛定谔方程其中R(r)、Θ()和Φ(

)分别是波函数在径向部分和角度部分的分量,上式代入薛定谔方程得因势能仅为r的函数EP(r),且仅为r、、的单值函数,则解得R(r),Θ(),Φ(

),得到波函数

二三个量子数(1)能量量子化——能量量子数(主量子数)(主量子数)其结果与波尔理论一致,但不是人为假设,而是必然的结论!(2)角动量量子化——角量子数(角量子数有n个)解方程得到的重要结论:*与波尔理论比较:(磁量子数,有(2l+1)个)即表示:即使角动量量值相同,由于角动量是一个矢量,其在空间可以有不同的取向,且取向是量子化的。(3)空间量子化和磁量子数

(角动量在z轴分量量子化,在空间取向)LLzZl=1;ml

=0,±1

Zml

=+1ml

=0ml

=–10l=2;ml

=0,±1,±2空间量子化结论:氢原子中电子的(稳定)状态,可以用一组量子数n,l,ml来描述正常塞曼效应与反常塞曼效应此时角动量在空间取向如何?(与Z轴夹角)ml

=+1ml

=+2ml

=–1ml

=–2ml

=00Z61.1896年强磁场中,谱线一分为三,正常塞曼效应以后弱磁场中,谱线一分为四或六,反常塞曼效应1926年“自旋”正确解释说明:L=1例如(3P)无外磁场3p3s加强磁场ml0-1+1三氢原子在基态时的径向波函数和电子的分布概率氢原子在基态时,n=1,l=n-1=0,代入径向微分得其中a02=–h2/(8π2mE),(2)式代入(1)

式,有(1)方程解为(2)即玻尔氢原子理论中玻尔半径即玻尔氢原子的基态能量E1.方程解中常数C的确定氢原子中电子在距原子核为r

r

+dr

+d

+d范围内的概率为设沿矢径的概率密度为p,则电子在距核为r

r

+dr的概率为基态氢原子的电子沿矢径的概率密度为p(r)最大概率密度由p(r)ora0基态氢原子内电子径向分布概率密度Boher理论

r1=a0—最大概率处比较量子力学旧量子论电子空间分布各处均有“电子云”固定轨道基态r1处径向概率密度最大角动量L=0

“球对称”r=r1[例]

理论计算表明,氢原子在n=2、l=1状态的径向波函数为试计算在此状态下,电子概率最大处距核的距离解:r–r+

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