2022-2023學(xué)年高二物理競賽習(xí)題：電子的自旋和自旋磁量子數(shù)

電子的自旋和自旋磁量子數(shù)

2電子的自旋和自旋磁量子數(shù)自旋角動(dòng)量在外磁場方向上只有兩個(gè)分量:自旋角動(dòng)量ms稱為自旋磁量子數(shù)式中自旋量子數(shù)，即3類似ml

有2l+1種取法，mS應(yīng)有2s+1種取法。施—蓋實(shí)驗(yàn)表明：量子力學(xué)給出：電子自旋是一種“內(nèi)稟”運(yùn)動(dòng)，不是小球自轉(zhuǎn)。

4SzS電子的自旋角動(dòng)量和自旋磁量子數(shù)ozSz5現(xiàn)在知道，一切微觀粒子都有自旋,按自旋分類：（1）費(fèi)米子：自旋為半整數(shù)，如S=1/2,3/2

例.電子，中子，質(zhì)子，中微子，----服從泡利不相容原理。

反西格瑪負(fù)超子

（王淦昌等,1959年）王淦昌先生（2）玻色子：自旋為整數(shù)，如

s=0，1----不服從泡利不相容原理。例.氫原子、氘核、光子、

介子等。6各種原子核外電子的排布原子中電子的四個(gè)量子數(shù)

描述原子中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需要一組量子數(shù)▲主量子數(shù)n=1,2,3,…是決定能量的主要因素；▲角（軌道）量子數(shù)l=0,1,2…(n-1)，

對(duì)能量有一定影響（l越小，能量越低）；——n，l，ml

，ms7另有自旋量子數(shù)，自旋角動(dòng)量不變，可不計(jì)入?！帕孔訑?shù)，引起磁場中的▲自旋磁量子數(shù)，產(chǎn)生能級(jí)精細(xì)結(jié)構(gòu)。能級(jí)分裂；8電子的殼層分布泡利1925年提出：“一個(gè)原子內(nèi)不可能有四個(gè)量子數(shù)全同的電子”一支殼層內(nèi)電子可有(2l+1)×2種量子態(tài)，∴主量子數(shù)為n的殼層內(nèi)可容納的電子數(shù)為：同一個(gè)n組成一個(gè)殼層（K,L,M,N,O,P…），相同n,l組成一個(gè)支殼層（s,p,d,f,g,h…），此即泡利不相容原理（Pauliexclusionprinciple）91945年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者

——泡利奧地利人WolfgangPauli1900—1958提出泡利不相容原理10能量最小原理“電子優(yōu)先占據(jù)最低能態(tài)”nl1021032103d3p3s2p2s1sZeKLMn=1n=2n=3

經(jīng)驗(yàn)規(guī)律：(n+0.7l)大→E大

E3，2(3d

態(tài))>E4，0(4s態(tài))

例如：11小結(jié)原子中的電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可由四個(gè)量子數(shù)(n,

l,ml

,

ms)

來表示.

角量子數(shù)

l

決定電子的軌道角動(dòng)量

磁量子數(shù)

ml

決定軌道角動(dòng)量的方向

自旋量子數(shù)ms決定自旋角動(dòng)量的方向

主量子數(shù)n

決定電子的能量12四個(gè)量子數(shù)主量子數(shù)：

n=