量子19章量子力学对氢原子的应用.pptVIP

一.氢原子的薛定谔方程氢原子中，电子的势能函数为二.量子化条件和量子数(方程解的结论)1.能量量子化和主量子数2.角动量量子化和角量子数3.角动量空间量子化和磁量子数一.施特恩-格拉赫实验实验发现：不加磁场时底板上呈现一条正对狭缝的原子沉积；加磁场时底板上呈现上下两条原子沉积二.电子的自旋三.原子核外电子运动状态的述描四个量子数：原子中电子的状态由四个量子数决定主量子数n（n=1,2,?）大体上决定电子的能量角量子数l（l=0,1,2,?,n-1）决定电子的轨道角动量的大小磁量子数ml（ml=0,?1,?2,?,?l）决定电子轨道角动量在外磁场中的取向。自旋磁量子数ms（ms=?1/2）决定电子自旋角动量在外磁场中的取向对多电子原子，其内部电子的分布由下面两条原理决定：根据泡利不相容原理，原子中具有相同主量子数n的电子数最多为l相同的电子组成支壳层，对应l=0,1,2,?的支壳层分别用s,p,d,f,g,h,?来表示*§19.5量子力学对氢原子的应用薛定谔方程为：转换到球极坐标系中得极坐标形式为：设可得：(1)(2)(3)与玻尔所得结果完全一致----主量子数由(3)可得氢原子能量为对一定的n值,l有n个可能取值由(1)(2)可得电子绕核运动的角动量量子化条件----角量子数对一定的l值，ml有(2l+1)个可能取值由(1)(2)可得ml应满足----磁量子数ml决定电子绕核运动角动量在空间的取向Lz，有角动量空间取向量子化即：对于确定的数角量子l,ml可取(2l+1)个值对于一个微观系统，角动量在外磁场中只能取特定的方向o磁量子数z04.氢原子的波函数为：三、量子力学对氢原子光谱的理论解释P.186§19.6电子的自旋1921年施特恩和格拉赫为验证电子角动量空间量子化而进行的实验无磁场有磁场原子源矛盾：角量子数为l时，角动量在空间的取向有(2l+1)种可能为解释上述实验结果，1925年乌伦贝克和古兹密特提出电子自旋假说:电子除轨道运动外，还存在自旋运动。电子自旋角动量S在空间任一方向上的投影Sz只能取两个值----自旋磁量子数----与电子轨道角动量相似由量子力学可得，自旋角动量为----自旋量子数s只能取一个值即§19.7原子的壳层结构泡利不相容原理：在一个原子中不能有两个或两个以上的电子处在完全相同的量子态，即不能具有相同的四个量子数能量最小原理：原子系统处于正常状态时，每个电子趋向占有最低的能级1916年柯塞耳提出原子壳层结构：n相同的电子组成一个壳层，对应n=1,2,3,?的壳层分别用K,L,M,N,O,P,?来表示例如：K壳层上可能有2个电子(s电子)，表示为1s2L壳层、s分层上可能有2个电子，表示为2s2