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5 3泡利不相容原理 一 泡利原理 2 泡利原理 元素周期表的解释 1 提出背景 1 泡利原理 原子中的每一个状态只能容纳一个电子 或者说不能有两个电子处在原子中的同一状态 2 标志电子能态的量子数 因此泡利原理又可叙述为 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 值得指出的是 泡利提出不相容原理是在电子自旋假设提出之前 预言 描述除了已有的三个量子数 还要有第四个量子数 二 应用举例 1 氦原子的基态 1 特点 5 的解释 2 对氦能级的特点 3 的解释 2 原子的大小 原子的大小几乎都一样 3 特点 6 的解释 即为什么三重态的能级总比相应的单一态能级低 即为什么电子 喜爱 自旋平行 自旋是对称的 因而空间必须是反对称 静电能 底 差异主要来自氦原子中电子间的静电相互作用 约28ev 泡利原理影响了两电子的空间分布 从而影响的电的相互作用 自旋是反对称的 因而空间必须是反对称 静电能 高 说明 泡利原理虽然是经验的总结 但很严格无一例外 自然界所呈现的多样性 很大程度上是由于这种状态的不相容原理 对于非同科电子 同样由于泡利原理 使三重态 S 1 的两个电子趋于远离 造成相互间排斥小 使体系变得稳定 4 金属中的电子从加热中分得地能量很少 加热到一万度才刚相当于给电子约一个电子伏的能量 5 原子核内独立核子运动 6 核子内的夸克有色 bgr 三 同科电子 同科电子 n和l二量子数相同的电子称为同科电子 2 同科电子形成的原子态数比非同科电子形成的原子态数要少 这是因为对于同科电子许多本来可能有的角动量状态由于泡利不相容原理而被去除了 从而使同科电子产生的状态数目大大减少 3 推求两个同科电子原子态的简便方法 先按非同科电子的LS耦合求出原子态 再根据波函数的反对称性要求
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