泡利不相容原理

泡利不相容原理

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2023年3月16日发(作者：运动稿)

更普遍的表述：费米子系统中一个状态只能容纳一个费米子。

费米子：自旋为半整数的粒子。如电子、质子、中子等；

玻色子：自旋为整数或0的粒子。如光子、介子等。

三、应用举例

1、氦原子的基态

氦原子基态电子组态：ss11，按SL耦合，可以构造两个原子态：

0

11S、

1

31S

。

实际上，

1

31S不存在。

原因：1

21

nn，0

21

ll，0

21



ll

mm

2

1

1



s

m，

2

1

2



s

m（两个电子自旋反平行），构成原子态

0

11S；

2

1

1



s

m，

2

1

2



s

m（两个电子自旋同向平行），构成原子态

1

31S

，此时，

4个量子数完全相同，

违反了泡利原理，故不可能存在。

同理，Be原子的基态电子组态ss22不能构成原子态

1

32S。

注意：

①微观粒子具有全同性，是不可区分，因而不可编号。两个电子自旋全向上或

全向下是等同的。

②当

l

m与

s

m的取向不同时，即空间取向不同时，空间距离大，势能低，体系更稳

定，故在轨道与自旋的空间取向上，电子排列按先优先反向排列，后同向排列的顺序

进行。

2、原子的大小

实验表明，所有原子的大小几乎是相同的。

解释：较重的原子，Z大，核外电子所受到的电场吸引力增大，原子半径r应减小；

另一方面，电子受泡利原理的限制，不能都处于同一轨道，排列的层次增加，故

r应增加。综合竞争的结果，原子的大小不随Z改变。

3、金属中的电子