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FHSST 物理/原子/能量量子化

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原子
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能量量子化和电子构型

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围绕原子核空间的电子不能拥有任意能量。事实上,当它们被束缚在原子中时,它们被限制在一个离散的能量集合中。这种能量值的离散化被称为“量子化”,意味着允许的能量值之间存在离散的能量差,称为“量子”。

这种惊人的行为源于电子的波动性以及支配它们的薛定谔方程,这两个主题都应该在量子物理课程中得到解决。需要说明的是,当粒子处于自由空间(意味着不存在势能)时,允许的能量值是连续的。然而,当它们处于势能之中时,例如在原子核中质子产生的势能中,它们的能量值就会变得量子化。

这种量子化的影响是深远的。基本上所有其他的自然科学——化学、生物学以及其他衍生科学都主要依赖于这种量子化导致的原子行为。

这些能级与原子核的距离相关联(量子物理在这里引入了警告)。也就是说,电子的能量越高,它离原子核就越远。在卢瑟福发现原子内部的核-电子体系与量子物理学发展之间的一段时间里,人们将原子核周围的电子想象成太阳系中的行星。事实上,使用这种经典轨道模型可以做出大量的正确预测,但最终量子力学必须接管才能提供“完整”的图像。事实证明,电子以“波函数”的形式存在。它们只能通过一个概率场来描述,这个概率场表示在某个位置找到它们的可能性。这些三维概率函数可以为了视觉目的而被封装为表面

<<三维电子轨道的精美图片会很棒……有人吗?有人吗?>>

当研究人员最初开始了解原子的电结构时,主要工具是光谱仪。

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