泡利不相容(什么是泡利不相容原理?)

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泡利不相容(什么是泡利不相容原理?)

泡利不相容原理是由奥地利物理学家泡利(1900~1958)提出的。1924年,泡利发表了他的“不相容原理”;

简略的说就是:原子中不能有2个电子处于同一量子态上。

啰嗦一点的来说就是:在原子中不能容纳活动状况完整雷同的电子。换句话说就是:一个原子中不可能有电子层、电子亚百思特网层、电子云伸展方向和自旋方向完整雷同的两个电子。如氦原子的两个电子,都在第一层(K层),电子云形状是球形对称、只有一种完整雷同伸展的方向,自旋方向必定相反。每一轨道中只能客纳自旋相反的两个电子,每个电子层中可能容纳轨道数是n2个、每层最多容纳电子数是2n2。

这个原理的的影响:使得当时所知的许多有关原子构造的知识变得有条有理。

核外电子排布遵守泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规矩.能量最低原理就是在不违反泡利不相容原理的前提下,核外电子总是尽先占领能量最低的轨道,只有当能量最低的轨道占满后,电子才依次进入能量较高的轨道,也就是尽可能使系统能量最低.洪特规矩是在等价轨道(雷同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道,且自旋方向雷同.后来量子力学证明,电子这样排布可使能量最低,所以洪特规矩可以包含在能量最低原理中,作为能量最低原理的一个弥补.

自旋为半整数的粒子(费米子)所服从的这一条原理。它可表述为全同费米子系统中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于雷同的单粒子态。电子的自旋,电子服从泡利原理。

1925年W.E.泡利为解释化学元素周期律提出来的。原子中电子的状况由主量子数n、角量子数l、磁量子数ml以及自旋磁量子数ms所描写,因此泡利原理又可表述为原子内不可能有两个或两个以上的电子具有完整雷同的4个量子数n、l 、ml 、ms 。依据泡利原理可很好地解释化学元素的周期律。泡利原理是全同费米子服从的一条主要原则,在所有含有电子的体系中,在分子的化学价键理论中、在固态金属、半导体和绝缘体的理论中都起侧重要作用。后来知道泡利原理也实用于其他如质子、中子等费米子。泡利原理是认识许多自然现象的基本。

最初泡利是在总结原子结构时提出百思特网一个原子中没有任何两个电子可以拥有完整雷同的量子态。

假如将任何两个粒子对调后波函数的值的符号转变的话,那么这个波函数就是完整反对称的。这解释两个费米子在同一个体系中百思特网永远无法占领同一量子态。由于所有的量子粒子是不可区分的,假如两个费米子的量子态完整雷同的话,那么在将它们对换后不应当波函数的值不应当转变。这个悖论的唯一解是该波函数的值为零:

比如在上面的例子中假如两个粒子的地位波函数一致的话,那么它们的自旋波函数必需是反对称的,也就是说它们的自旋必需是相反的。

泡利不相容原理对所有费米子(其自旋数为半数的粒子)有效。费米子遵守费米-狄拉克统计。

自旋为整数的粒子被称为玻色子。玻子遵照玻色-爱因斯坦统计,泡利不相容原理对它们无效。玻子可以占领雷同的量子态。