電子的存在與運(yùn)動(dòng)

狹義地講：原子物理學(xué)是研究

原子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

的科學(xué);

廣義地講：原子物理學(xué)是研究

物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)學(xué)。原子物理學(xué)的研究對(duì)像原子物理學(xué)的研究方法從實(shí)驗(yàn)的規(guī)律出發(fā)，引入量子化概念，加上科學(xué)分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出原子物理學(xué)的規(guī)律（包括定律，公式……）。值得注意的是“量子化概念”這個(gè)詞，過去學(xué)力學(xué)，電磁學(xué)……沒有使用這一概念。目前，有的學(xué)校將“原子物理學(xué)”稱為“量子物理學(xué)”，這也符合國際慣例。特立獨(dú)行的電子

電子的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)地球上光的來源太陽以電磁波的形式向外傳遞能量，稱太陽輻射(solarradiation)，是指太陽向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流。太陽輻射所傳遞的能量，稱太陽輻射能。太陽輻射能按波長的分布稱太陽輻射光譜。(0.4~0.76μm為可見光區(qū)，能量占50%;0.76μm以上為紅外區(qū)，占43%;紫外區(qū)小于0.4μm，占7%)地球所接受到的太陽輻射能量僅為太陽向宇宙空間放射的總輻射能量的二十億分之一，但卻是地球大氣運(yùn)動(dòng)的主要能量源泉。

光譜光譜(Spectrum):是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)(如棱鏡、光柵)分光后，被色散開的單色光按波長(或頻率)大小而依次排列的圖案，全稱為光學(xué)頻譜。光譜中最大的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的一部分，在這個(gè)波長范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見光。光譜并沒有包含人類大腦視覺所能區(qū)別的所有顏色，譬如褐色和粉紅色。

光波產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)光波是由原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的電子產(chǎn)生的。各種物質(zhì)的原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)情況不同，所以它們發(fā)射的光波也不同。研究不同物質(zhì)的發(fā)光和吸收光的情況，有重要的理論和實(shí)際意義，已成為一門專門的學(xué)科--光譜學(xué)。光譜是光的頻率和強(qiáng)度分布的關(guān)系圖，是研究原子結(jié)構(gòu)重要的途徑之一。

電子的躍遷在外界光子的激發(fā)下，電子可以從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，其中入射光子的能量必須要大于或者等于兩軌道能級(jí)絕對(duì)值之差。同時(shí)合適的光子入射下，原子電子也可以從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，同時(shí)放出一個(gè)光子，該光子能量與入射光子能量相同，這是激光產(chǎn)生的基本原理，也叫做受激輻射。氫原子能級(jí)圖與發(fā)射的光譜當(dāng)n=1時(shí)，E1=13.6eV,---------------基態(tài)能級(jí)此時(shí)能量最低，原子最穩(wěn)定當(dāng)n>1時(shí)，-----------------------激發(fā)態(tài)能級(jí)當(dāng)n→∞時(shí)，rn→∞,En→0，此時(shí)能級(jí)趨于連續(xù)，原子區(qū)域電離，即基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV。波數(shù)

鈉原子的電子分布能級(jí)與能層能級(jí)是電子的能量大小的衡量，由于在量子力學(xué)的尺寸下，能量是分立的，所以稱為能級(jí)。電子的運(yùn)動(dòng)軌跡稱為電子軌道，“軌道”是經(jīng)典力學(xué)的概念，在量子力學(xué)里，電子沒有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，只有一定的幾率分布。能層（英語：Energylevel）理論是一種解釋原子核外電子運(yùn)動(dòng)軌道的一種理論。它認(rèn)為電子只能在特定的、分立的軌道上運(yùn)動(dòng)，各個(gè)軌道上的電子具有分立的能量，這些能量值即為能級(jí)。電子可以在不同的軌道間發(fā)生躍遷，電子吸收能量可以從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)或者從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)從而輻射出光子。氫原子的能級(jí)可以由它的光譜顯示出來。

構(gòu)造原理1s2s3s4s5s6s7s2p3p3d4p4d4f5p5d5f6p6d7p圖中，每個(gè)小圓圈表示一個(gè)能級(jí)。每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)能層，各圓圈連線的順序表示隨核電荷數(shù)遞增而增加的電子填入能級(jí)的順序。小黑點(diǎn)的疏密表示電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小。電子云1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖★量子力學(xué)中將這種電子云輪廓圖稱為

“原子軌道”a．s電子的原子軌道（電子云）形狀是以原子核為中心的球體，只有一個(gè)伸展方向2、原子軌道b．p電子云/原子軌道的形狀是紡錘形（或稱為啞鈴形），其伸展方向是互向垂直的三個(gè)方向（Px、Py、Pz）。P電子原子軌道半徑同樣隨著n增大而增大這是量子理論計(jì)算出來的，四個(gè)量子數(shù)n，l，ml，ms確定了一個(gè)電子的位置，n確定電子層，l確定電子亞層，ml確定電子亞層中的電子軌道，ms確定電子的自旋。ml的取值是0，正負(fù)1，正負(fù)2等，每一個(gè)量子數(shù)決定軌道的伸展方向，這些伸展方向疊加加在一起能夠保證剛好是對(duì)稱的s軌道只有一個(gè)ml，所以伸展方向只有一種，圓球；p軌道有三個(gè)ml，伸展方向有三個(gè)，px，py，pz；d軌道有五個(gè)ml，伸展方向有五個(gè)，稱為dxy，dyz，dxz，d（x^2-y^2），dz^2，f軌道的七個(gè)方向就更復(fù)雜主量子數(shù)n主量子數(shù)只能取正整數(shù)的值。當(dāng)主量子數(shù)增加時(shí)，原子軌道變大，原子的外層電子將處于更高的能量值(能量值只能取確定的、分離的值，這些能量值稱為能級(jí))，因此受到原子核的束縛更小。這是波爾模型引入的唯一一個(gè)量子數(shù)。主量子數(shù)n是用來描述原子中電子出現(xiàn)幾率最大區(qū)域離核的遠(yuǎn)近，或者說它是決定電子層組數(shù)的。因?yàn)殡娮优挪甲裱畹湍芰吭砼挪柬樞驗(yàn)閚s→(n-2)f→(n-1)d→np，故當(dāng)主量子數(shù)等于3時(shí)能級(jí)排到1s2s2p3s3p3d。n相同的電子為一個(gè)電子層，電子近乎在同樣的空間范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，故稱主量子數(shù)主量子數(shù)的n的取值為1，2，3...等正整數(shù)。例如，n=1代表電子離核的平均距離最近的一層，即第一電子層;n=2代表電子離核的平均距離比第一層稍遠(yuǎn)的一層，即第二電子層。余此類推?？梢妌愈大電子離核的平均距離愈遠(yuǎn)。在光譜學(xué)上常用大寫拉丁字母K，L，M，N，O，P，Q代表電子層數(shù)。主量子數(shù)n與電子能量關(guān)系對(duì)單電子原子來說:n值愈大，電子的能量愈高。例如

氫原子中電子的能量完全由主量

子數(shù)n決定。對(duì)多電子原子來說:核外電子的能量除了同主量子數(shù)n

有關(guān)以外還同原子軌道(或電子云)

的形狀有關(guān)。因此，n值愈大，電子的能量愈高這句話，只有在原子軌道(或電子云)的形狀相同的條件下，才是正確的。決定原子中電子的能量及與核的平均距離(一般能量低的趨向近軌道,r較小，反之則反)，即表示電子所處的量子