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氢原子能级简并

2021-04-23知识4

考虑电子自旋,氢原子能级简并度多少? 考虑自旋的氢原子能级简2113并度=2n^2氢原子的5261本征态由3个量子数4102决1653定,n是总量子数(=1,2,3,.),氢原子的能级等于E1/n^2;L是角动量量子数,可以取(0,1,2,.,n-1),L越大代表轨道越接近圆;m是轨道角动量分量(=-L,-L+1,.0,.L),它代表轨道的取向和我们人为选的坐标系的“极角”。(n,L,m)中n确定后,有L=0,1,2,.,n-1,每一个对应的L又有2L+1个m的取值,所以共有1+3+5+.(2n-1)=n^2个简并。再由于每个(n,L,m)有两种可能的自旋(上 or 下),所以有2n^2种简并。能极简并是指这些态虽然具有相同的能级,但是却有不同的角动量和“极角”。电子的角动量会有磁矩,可以利用磁矩和磁场耦合消除简并(能级劈裂)。

氢原子到底有几个能级 化学和物理不一样吗? 物理和化学是对应的。这个问题需要一点点量子力学的知识,不过你现在可以先当成是一些结论记住,具体推导以后再说。物理上,玻尔的原子模型是量子力学初期的重要模型,氢原子核外电子在一系列定态能级上运动,能级以主量子数n标记,n取值为所有正整数。化学上将n=1,2,3…对应的能级称为“壳层”,并用字母K,L,M…标记。这个是对应的。而你说的s,那个在化学上叫做“s轨道”,不叫“s能级”(注意,这里是小写字母,不是大写,大写字母表示壳层)。“轨道”的量子力学本质是在主量子数n之下,角量子数l的分立取值,l可取值为0,1,2…n-1,(注意,此时不能取到无穷,直到n-1)。对于l的不同取值,化学中用s,p,d,f,g,h…标记。这里,有一个特殊的情况,就是对于n=1的情况,此时l只可以取0,也就是只有s轨道,所以,可以认为n=1的能级就是s轨道,但是,这只是特例,对于n>;1的所有壳层都不成立。比如n=2的壳层下有s轨道和p轨道,n=3的壳层下有s轨道、p轨道和d轨道,n=4的壳层下有s轨道、p轨道、d轨道和f轨道…其实,在此之下,还可以细分。就是磁量子数m和自旋量子数ms,不过和你的问题无关了,如果你有兴趣的话再追问。

怎样判断两轨道能量相等,即是简并轨道 分两种情况:单电子原子中,主量子数n相同的一组轨道,能量大小相同,称为简并轨道.例如氢原子的2s和2p可以成为一组简并轨道多电子原子中,同一能级的轨道能量相等,即主量子数n、角量子数l相等,称为简并轨道.如:2px,2py,2pz能量相等,称为简并轨道.

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