Надо Знать

добавить знаний



Принцип исключения Паули



План:


Введение

Принцип исключения Паули (или принцип запрета Паули) - квантово-механический принцип, согласно которому в многочастичного системе невзаимодействующих фермионов, никакие две частицы не могут описываться одночастичных волновыми функциями с одинаковым набором всех квантовых чисел.

Принцип был сформулирован Вольфгангом Паули в 1925 году. Он является следствием принципа нерозризнюваности частиц (или принципа тождественности частиц).

Фермионы характеризуются тем, что их волновые функции антисимметричные относительно перестановки идентичных частиц. Чтобы обеспечить антисиметричнисть, волновую функцию системы многих фермионов обычно строят с помощью детерминанта Слейтера, используя определенный набор одночастичных волновых функций. Из этих одночастичных функций не может быть двух одинаковых, ибо в свойствами определителя при двух одинаковых строках или столбцах определитель равен нулю.


1. Последствия для атомов, молекул и твердых тел

При построении состояния многочастичных квантовомеханической системы с одноэлектронных станут два электроны не могут находиться в одинаковом состоянии. Части спиновая подсистема независимая от координатной, поэтому, учитывая две возможные проекции спина, один орбитальный состояние могут занимать два электроны с противоположными спинами. Электронные конфигурации атомов и молекул строятся с учетом этого фактора. Например, для атома лития, который имеет три электроны, электронная конфигурация 1s 2 2s 1, есть два электроны (с разными спинами) занимают внутреннюю 1s-орбиталь, а третий электрон находится на внешней 2s-орбитали.

В общем, атомы могут иметь 2 электроны на s-орбиталях, 6 электронов на p-орбиталях, 10 электронов на d-орбиталях и т.д., чем объясняется структура периодической системы элементов.


2. Эффективное взаимодействие

Принцип Паули формально означает неявную взаимодействие в многочастичного системе, даже если явной взаимодействия нет, поскольку зная состояние одной частицы, точно известно, что ни одна другая частица не находится в этом состоянии (особенно ярко это проявляется, если всего 2 частицы в системе, как два электроны на 1s-орбитали).

Рассмотрим два электроны, пространственные координаты которых совпадают, тогда если спиновые координаты тоже совпадают (спины спивнапрямлени), то электроны не могут находиться в одной точке, но если спины направлены в противоположные стороны, то электроны могут находиться в одной точке пространства.


См.. также

Примечания


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам