15 关系: 原子核,尤金·维格纳,中子,主量子數,玛丽亚·格佩特-梅耶,約翰內斯·延森,角动量,角量子数,诺贝尔物理学奖,質子,量子,量子諧振子,電子層,模型,泡利不相容原理。
原子核
原子核(德语:Atomkern,英语:Atomic nucleus)是原子的组成部分,位于原子的中央,占有原子的大部分质量。組成原子核的有中子和質子。当周围有和其中质子等量的电子围绕时,构成的是原子。原子核極其渺小,如果将原子比作一座大廈,那麼原子核只有大廈裡的一張桌子那麼大。.
尤金·维格纳
尤金·保羅·維格納(Eugene Paul Wigner,)原名維格納·帕爾·耶諾(Wigner Pál Jenő),匈牙利-美国理論物理學家及數學家,奠定了量子力學對稱性的理論基礎,在原子核結構的研究上有重要貢獻。 他在純數學領域也有許多重要工作,許多數學定理以其命名。其中維格納定理是量子力學數學表述的重要基石。維格納首先發現了核反應器中的氙-135帶有毒性,這也是為何這種毒性有時被稱作「維格納毒性」。 1963年,由於「在原子核和基本粒子物理理論上的貢獻,尤其是基本對稱原理的發現與應用」,維格納和瑪麗亞·格佩特-梅耶、約翰內斯·延森一同獲得諾貝爾物理學獎。.
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中子
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主量子數
在原子物理学中,主量子数(principal quantum number)是表示原子軌域的量子数的其中一种(其他还包括角量子数、磁量子数和自旋量子数),用小写拉丁字母\displaystyle n表示。主量子数只能是正整数值。当主量子数增加时,軌域範圍变大,原子的外层电子将处于更高的能量值,因此受到原子核的束缚更小。这是波尔模型引入的唯一一个量子数。根據不同量子數可導致電子有不同能量值,称为能階,且這些能量值呈離散分布,任兩階之間沒有過度變化,故電子在不同能量間跳躍轉換時,其能量變化不連續。 作为类比,我们可以先想象一个附載电梯的多樓层建筑。这个建筑具有整数的楼层数,电梯只能停在某一层楼,而不能停在两层的中间。此外,电梯只能移动整数个层高(假定电梯正常工作)。我们可以把楼层的层数和主量子数相类比,楼层数或主量子数越大,所具有的势能越大。 不过以樓層作类比無法完整呈現電子能階的獨特性質:.
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玛丽亚·格佩特-梅耶
玛丽亚·格佩特-梅耶(Maria Goeppert-Mayer,),德裔美国物理学家。1963年因提出原子核殼層模型而獲得諾貝爾物理獎。是繼瑪麗·居里之後第二位拿到此獎的女性。.
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約翰內斯·延森
约翰内斯·汉斯·丹尼尔·延森(Johannes Hans Daniel Jensen,),德国物理学家,因发现原子核的核殼層模型理论而获得1963年的诺贝尔物理学奖。.
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角动量
在物理学中,角动量是与物体的位置向量和动量相关的物理量。對於某慣性參考系的原點\mathbf,物體的角動量是物体的位置向量和动量的叉積,通常写做\mathbf。角动量是矢量。 其中,\mathbf表示物体的位置向量,\mathbf表示角动量。\mathbf表示动量。角動量\mathbf又可寫為: 其中,I表示杆状系统的转动惯量,\boldsymbol是角速度矢量。 假設作用於物體的外力矩和為零,則物體的角动量是守恒的。需要注意的是,由于成立的条件不同,角动量是否守恒与动量是否守恒没有直接的联系。 當物體的運動狀態(動量)發生變化,則表示物體受力作用,而作用力大小就等於動量\mathbf的時變率:\mathbf.
角量子数
角量子數(Azimuthal quantum number),即軌域角動量的量子數,通常用小寫英文字母l來表示。從經典力學的概念可知,任何旋轉體都有繞軸的角動量。它是一個矢量。當它不是連續變動時,會取不同的離散值,是量子化的。在原子物理中,这个量子数决定了電子雲的形状。例如,电子所处的s, p, d, f, g分别对应的角量子数分别是l.
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诺贝尔物理学奖
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質子
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量子
量子一詞來自拉丁语quantum,意為“有多少”,代表“相當數量的某物质”。在物理學中常用到量子的概念,指一個不可分割的基本個體。例如,“光的量子”是光的單位。而延伸出的量子力學、量子光學等更成為不同的專業研究領域。 其基本概念为所有的有形性質是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的數值是特定的,而不是任意值。例如,在(休息狀態的)原子中,電子的能量是可量子化的。這決定原子的穩定和一般問題。 在20世紀的前半期,出現了新的概念。許多物理學家將量子力學視為瞭解和描述自然的的基本理論。在量子出现在世界上100多年间,经过普朗克,爱因斯坦,斯蒂芬霍金等科学家的不懈努力,已初步建立量子力学理论。.
量子諧振子
在量子力學裏,量子諧振子(quantum harmonic oscillator)是古典諧振子的延伸。其為量子力學中數個重要的模型系統中的一者,因為一任意勢在穩定平衡點附近可以用諧振子勢來近似。此外,其也是少數幾個存在簡單解析解的量子系統。量子諧振子可用來近似描述分子振動。.
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電子層
電子層,或稱電子殼或電子殼層,是原子物理學中,一組擁有相同主量子數n的原子軌道。電子層組成為一粒原子的電子序。這可以證明電子層可容納最多電子的數量為2n^2(但倒数第一层只能容纳2个,倒数第二层只能容纳8个,倒数第三层只能容纳18个),這種全滿的電子層稱為「閉合殼層」。 亨利·莫塞萊和查尔斯·巴克拉的X-射線吸收研究首次於實驗中發現電子層。巴克拉把它們稱為K、L和、M(以英文字母排列)等電子層。這些字母後來被n值1、2、3等取代。它們被用於分光鏡的西格班記號法。 電子層的名字起源於波耳模型中,電子被認為一組一組地圍繞著核心以特定的距離旋轉,所以軌跡就形成了一個殼。.
模型
模型可能是:.
泡利不相容原理
在量子力学裏,泡利不--容原理(Pauli exclusion principle)表明,兩個全同的費米子不能處於相同的量子態。這原理是由沃尔夫冈·泡利於1925年通过分析实验結果得到的結論。例如,由於電子是費米子,在一個原子裏,每個電子都擁有獨特的一組量子數n,\ell,m_\ell,m_s,兩個電子各自擁有的一組量子數不能完全相同,假若它們的主量子數n,角量子數\ell,磁量子數m_\ell分別相同,則自旋磁量子數m_s必定不同,它們必定擁有相反的自旋磁量子數。換句話說,處於同一原子軌域的兩個電子必定擁有相反的自旋方向。泡利不--容原理簡稱為泡利原理或不相容原理。 全同粒子是不可区分的粒子,按照自旋分為費米子、玻色子兩種。費米子的自旋為半整數,它的波函數對於粒子交換具有反對稱性,因此它遵守泡利不相容原理,必须用費米–狄拉克統計來描述它的統計行為。費米子包括像夸克、電子、中微子等等基本粒子。 玻色子的自旋為整數,它的波函數對於粒子交換具有對稱性,因此它不遵守泡利不相容原理,它的統計行為只符合玻色-愛因斯坦統計。任意數量的全同玻色子都可以處於同樣量子態。例如,激光產生的光子、玻色-愛因斯坦凝聚等等。 泡利不相容原理是原子物理學與分子物理學的基礎理論,它促成了化學的變幻多端、奧妙無窮。2013年,義大利的格蘭沙索國家實驗室(Laboratori Nazionali del Gran Sasso)團隊發佈實驗結果,違反泡利不相容原理的概率上限被設定為4.7×10-29。.
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