泡利不相容

时间:2024-05-01 08:09:18编辑:莆田seo君

能量最低原理泡利不相容原理洪特规则

能量最低原理泡利不相容原理洪特规则解释如下:能量最低原理:在不违背泡利不相容原理、遵守洪特规则的前提下,核外电子总是尽先占有能量最低的轨道,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,也就是尽可能使体系能量最低。泡利原理:自旋为半整数的粒子(费米子)所遵从的一条原理,简称泡利原理。它可表述为全体费米子体系中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于相同的单粒子态。泡利原理是全体费米子遵从的一条重要原则,在所有含有电子的系统中,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着重要作用。泡利原理是认识许多自然现象的基础。洪特规则:电子在能量相同的轨道(即等价轨道)上排布时,总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向同向,因为这样的排布方式总能量最低,称为洪特规则。洪特规则只适用于LS 耦合的情况,有少数例外是由于组态相互作用或偏离LS 耦合引起的,该定则可用量子力学理论和泡利不相容原理来解释。该定则对确定自由原子或离子的基态十分有用。

洪特规则和泡利原理能量最低原理

洪特规则:洪特根据大量的光谱实验指出:电子在能量相同的轨道(即等价轨道)上排布时,总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向同向,因为这样的排布方式总能量最低,称为洪特规则。泡利原理:自旋为半整数的粒子(费米子)所遵从的一条原理,简称泡利原理。它可表述为全体费米子体系中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于相同的单粒子态。能量最低原理:在不违背泡利不相容原理的前提下,核外电子总是尽先占有能量最低的轨道,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,也就是尽可能使体系能量最低。

泡利不相容原理是什么?

泡利不相容原理(Pauli’s
exclusion
principle)
  1定义:指在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子。又称泡利原理、不相容原理
[1]
。一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子。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、只有一种完全相同伸展的方向,自旋方向必然相反。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个。
  核外电子排布遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则.能量最低原理就是在不违背泡利不相容原理的前提下,核外电子总是尽先占有能量最低的轨道,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,也就是尽可能使体系能量最低.洪特规则是在等价轨道(相同电子层、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,且自旋方向相同.后来量子力学证明,电子这样排布可使能量最低,所以洪特规则可以包括在能量最低原理中,作为能量最低原理的一个补充.
  自旋为半整数的粒子(费米子)所遵从的一条原理。简称泡利原理。它可表述为全同费米子体系中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于相同的单粒子态。电子的自旋,电子遵从泡利原理。1925年W.E.泡利为说明化学元素周期律提出来的。原子中电子的状态由主量子数n、角量子数l、磁量子数ml以及自旋磁量子数ms所描述,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全相同的4个量子数n、l
、ml
、ms
。根据泡利原理可很好地说明化学元素的周期律。泡利原理是全同费米子遵从的一条重要原则,在所有含有电子的系统中,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着重要作用。后来知道泡利原理也适用于其他如质子、中子等费米子。泡利原理是认识许多自然现象的基础。
  最初泡利是在总结原子构造时提出一个原子中没有任何两个电子可以拥有完全相同的量子态。
  一个由个费米子组成的量子系统波函数完全反对称:
  和是第个费米子的位置和自旋,是置换算符,其作用是对换两个粒子:


泡利不相容原理是什么原理?

泡利不相容原理(Pauli’s
exclusion
principle)
  1定义:指在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子。又称泡利原理、不相容原理
[1]
。一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子。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、只有一种完全相同伸展的方向,自旋方向必然相反。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个。
  核外电子排布遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则.能量最低原理就是在不违背泡利不相容原理的前提下,核外电子总是尽先占有能量最低的轨道,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,也就是尽可能使体系能量最低.洪特规则是在等价轨道(相同电子层、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,且自旋方向相同.后来量子力学证明,电子这样排布可使能量最低,所以洪特规则可以包括在能量最低原理中,作为能量最低原理的一个补充.
  自旋为半整数的粒子(费米子)所遵从的一条原理。简称泡利原理。它可表述为全同费米子体系中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于相同的单粒子态。电子的自旋,电子遵从泡利原理。1925年W.E.泡利为说明化学元素周期律提出来的。原子中电子的状态由主量子数n、角量子数l、磁量子数ml以及自旋磁量子数ms所描述,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全相同的4个量子数n、l
、ml
、ms
。根据泡利原理可很好地说明化学元素的周期律。泡利原理是全同费米子遵从的一条重要原则,在所有含有电子的系统中,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着重要作用。后来知道泡利原理也适用于其他如质子、中子等费米子。泡利原理是认识许多自然现象的基础。
  最初泡利是在总结原子构造时提出一个原子中没有任何两个电子可以拥有完全相同的量子态。
  一个由个费米子组成的量子系统波函数完全反对称:
  和是第个费米子的位置和自旋,是置换算符,其作用是对换两个粒子:


泡利不相容原理到底怎么回事?

泡利不相容原理其实是两大量子统计之一的费米-狄拉克统计的一个推论,其实质就是特定波函数的干涉相消。这种相消与光的双缝干涉实验中暗纹处的光波相消在本质上是一样的。我们能说光子在暗纹处彼此排斥吗?所以,即便你把这种干涉相消看成是一种“斥力”,它也不同于一般意义上的力。

首先声明:没人能讲清楚这个问题,因为没人真正弄得懂量子力学,这包括最顶级的物理学家。玻尔曾说:“如果谁没被量子力学搞得头晕,那他就一定是不理解量子力学。”爱因斯坦说:“我思考量子力学的时间百倍于广义相对论,但依然不明白。”天才的费曼说他知道可以这样算,但他一点儿也不知道为什么要这样算!我下面的话,我希望它能有一定的启发性;其中可能存在着误导成分,尽管我是在尽量避免,但毕竟描述物理的标准语言是数学,不是普通的日常用语,在某些地方,我难以不采取模糊的并带有错误成分的叙述。

微观粒子同时又是波,这意味着什么?个人觉得费曼的路径积分形式的量子力学所展示的图象特别惊人却又有助于理解问题的实质。这一奇异的情景大致是这样的:每个微粒(比如某个电子)在每一时刻都“化身千万”,每个化身粒子都无限快速地、以原粒子的波动特征去探索一条特定的路径,所有化身粒子探索全时空中的所有路径,然后根据路径的长短、方向、途中所遇情况等,每一化身粒子都返回“提交一探测报告”,所有化身粒子的所有报告汇总得出各个路径相应的波彼此叠加干涉的结果——哪些途径“更便于出行”,实际的粒子就更倾向于实际上走这些途径。报告汇总一定会指出那些经过另一个有着完全相同的量子数的电子的途径,由于完全地干涉相消,而成为禁止通行的途径,于是,电子就根本不去实际走这些将与那个全同的电子碰头的路径。

上面是自旋为半整数的费米子的情形,自旋为整数的玻色子则在全同时不是干涉相消而是干涉相长,即不表现为某种斥力,而是引力。之所以有此不同,是因为内部空间(表现为内禀的自旋)不同,而内外空间是有联系的,所以外部的波函数也就不同。在同时满足正则量子化的量子力学的要求和洛伦兹变换的狭义相对论的要求的前提下,经过一系列数学推演,发现粒子要有内禀的自旋,并且分成玻色子(遵循玻色-爱因斯坦统计)和费米子(遵循费米-狄拉克统计)两大类。

从量子力学的观点看,波的叠加干涉是无处不在的,四大基本力的媒介粒子不过就是四种特殊的玻色子,这些玻色子也都毫无例外地要参与相应的波动的叠加与干涉。从这个角度看,干涉所表现出来的力比四大基本力更基本!

宇宙以这样的方式体现其无比的恢宏——人类费尽心机使得一个问号转变成一个叹号的时候,宇宙又早已备好了更多的问号来回馈给人类。你可以不断地追问(这个过程充满着兴奋、惊奇还有沮丧、愤怒),但问号只会越来越多,永远不会看到问号枯竭的那一天。


泡利不相容原理,能量最低原理,洪特规则

泡利不相容原理,能量最低原理,洪特规则如下:泡利原理是说每个轨道(例如1s轨道,2p轨道中的px),最多只能容纳两个自旋相反的电子。泡利不相容原理所属现代词,指的是在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子。又称泡利原理、不相容原理引。洪特规则是说在相同能量的轨道上,电子在排布的时候优先进入空轨道,每个轨道中的单电子取得相同自旋。相关介绍:在能量相等的轨道上,自旋平行的电子数目最多时,原子的能量最低。所以在能量相等的轨道上,电子尽可能自旋平行地多占不同的轨道。例如碳原子核外有6个电子,按能量最低原理和泡利不相容原理,首先有2个电子排布到第一层的1s轨道中。另外2个电子填入第二层的2s轨道中,剩余2个电子排布在2个不同的2p轨道上,具有相同的自旋方向,而不是两个电子集中在一个p轨道,自旋方向相反。作为洪特规则的补充,能量相等的轨道全充满、半满或全空的状态比较稳定。能量是守恒的,如果能量一部分会升高,另一部分则会下降,所谓下降的一部分就是能量降低的一部分,所以说能量为了保持平衡会自动降低,自然变化进行的方向都是使能量降低,因此能量最低的状态比较稳定,这就叫能量最低原理。所谓能量最低就是能势最低,相反对周围的引力最大,也叫引力最高原理。能量以波动形式传播,光也是一种能量波,所以,所以光的速度取决于被照射目标引力的大小。

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