文档介绍：氢原子结构
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第1页，共30页，编辑于2022年，星期四
上讲内容：
3. 玻尔的氢原子理论
1) 定态假设。
2) 量子化条件(定态条件)。
3) 频率假设。
2. 原子光谱的实验规律
编辑于2022年，星期四
3) ml —— 磁量子数，表征空间量子化
Z
np态
例：
Z
电子轨道角动量在空间取向只能沿一些不连续的特殊方向，使在z方向分量取值量子化
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第15页，共30页，编辑于2022年，星期四
0
1
2
3
-1
0
1
-1
ml
.
0
l = 0
l = 1
l = 2
l = 3
ml
-2
-3
0
1
2
-2
-1
ml
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量子
玻尔磁子：
经典
“轨道”磁量子数
-
e
I

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
θ
B z
e
L
Lz
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第18页，共30页，编辑于2022年，星期四
主量子数：表征能量量子化
小结：氢原子系统的量子化
角量子数：表征角动量量子化
可取 n 个值
对氢原子系统能量有影响
可取(2l +1)个值
磁量子数：表征角动量空间取向量子化
“轨道”磁矩量子化
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二、电子的自旋
1. 史特恩-盖拉赫实验
目的：研究角动量空间量子化
无空间量子化：屏上得连成一片原子沉积
存在空间量子化：屏上得(2l +1)条分离原子沉积
原子射线在非均匀磁场中偏转
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Ag: 5s
分裂不是由于轨道磁矩与外场相互作用引起
2. 电子自旋
对应的经典模型及解释：
电子绕自身轴自旋，具有内禀角动量，分裂是自旋磁矩与磁场相互作用的结果。
与实验结果不符，无法用上述三个量子数解释。
准直屏
原子炉
磁铁
N
S
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概念的提出
1924年泡利提出电子具有第四个自由度，但认为无对应的经典模型。
荷兰物理学家埃伦斯非特的学生乌伦贝克、高斯米特提出电子自旋模型，得到埃伦斯非特、洛仑兹、海森伯、爱因斯坦、玻尔、托马斯等的关心和帮助。
1926年电子自旋模型得到承认。泡利将其纳入量子力学体系。
狄拉克建立相对论量子力学，自然得出电子具有内禀角动量的结论。
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由史特恩–盖拉赫实验
2s+1=2
自旋角动量
与“轨道”角动量类比
取2s+1个值
令
S
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原子中电子状态的四个量子数(n, l, ml, ms)
0,1,…,n-1
可取n个值
决定电子“轨道”角动量
对电子能量有影响
决定“轨道”角动量在外场中的取向
决定电子“自旋”角动量在外场中的取向
“轨道”
运动
“自旋”
运动
对应的经典模型
名称
符号
取值
物理意义
主量子数
角量子数
磁量子数
自旋
磁量子数
n
决定电子能量的主要部分
n同称为同一壳层,如K,L,M
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2. 电子分布遵循的两个基本原理
1) 泡利不相容原理
一个原子中不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的四个量子数。
同一壳层l 的可能值为 0,1,2,…,(n-1)共有 n 个值
ml 的可能值为 2(2l+1)个
ms 的取值为 –1/2 和1/2，有两个值
最多
同一支壳层
ml 的可能值为 -l, (-l+1), …,0, …(l-1), l,
(n, l, ml, ms)
三、原子壳层结构 ---- 多电子原子的电子分布
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简并度
具有同一能级而处于不同状态的现象称为简并，其不同的量子态数称