什么是泡利不相容原理?泡利不相容原理通俗解释

泡利不相容原理概念

1925 年,泡利提出“泡利原理”,即所谓的泡利不相容原理。这个原理原来指的是在原子中不能容纳运动状态完全相同的两个或更多个电子。

事实上,泡利不相容原理不仅对原子中的电子有效,它对所有的费米子 ( 其自旋为半整数的粒子) 都是有效的。

什么是泡利不相容原理?泡利不相容原理通俗解释

也就是说,泡利不相容原理可以表述为: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。

泡利不相容原理是我们认识许多自然现象的基础,例如,埃伦费斯特于1931年就指出,由于泡利不相容原理,在原子内部的被束缚电子不会全部掉入最低能量的原子轨道上,它们必须按照顺序占满能量越来越高的原子轨道。

简单来说,一个原子中的两个电子不可能处于同一个量子态。

什么是泡利不相容原理?泡利不相容原理通俗解释

啰嗦一句,运动状态完全相同的电子在原子中是容纳不下的。换句话说,一个原子不可能在电子层、电子子层、电子云中有两个电子的延伸方向和自旋方向完全相同。比如氦原子的两个电子都在之一层(K层)。电子云的形状是球对称的,只有一个相同的延伸方向,所以自旋方向一定是相反的。每个轨道只能接受两个自旋相反的电子。每个电子层的可能轨道数为n2,每层的更大电子数为2n2。

这个原理的影响:使当时已知的许多关于原子结构的知识变得有条不紊。

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