Принцип на Паули

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Серия статии на тема

Квантова механика

\hat{H}|\psi\rangle = i\hbar\frac{d}{dt}|\psi\rangle  \Delta x \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}

Принципът на Паули, известен също като принцип на забраната е принцип в квантовата механика, формулиран от Волфганг Паули през 1925 г. Според него в дадена квантова система не е възможно да съществуват едновременно два фермиона с еднакво квантово състояние, т.е. да се характеризират с четири еднакви квантови числа. Принципът е един от най-важните във физиката, защото основните частици на заобикалящата ни материя (протони, електрони и неутрони) са фермиони.

Много характеристики на материята се основават на принципа на Паули - от електронната структура на атома, Периодична система на елементите на Менделеев и химическото взаимодействие, до процесите във вътрешността на неутронните звезди и белите джуджета.

Математически принципа на Паули е следствие от определението на вълновата функция за система от еднакви частици - тя може да бъде или симетрична, или антисиметрична (в зависимост от спина на частиците). Частиците с антисиметрична вълнова функция, фермионите, се подчиняват на принципа на забраната. Частиците с целочислен спин, бозоните (напр. фотони), могат да заемат еднакви квантови състояния.

Следствия от принципа на Паули[редактиране | edit source]

  1. В дадено атомно състояние, което се характеризира с определени стойности на n, l, m, ms, може да има само един електрон;
  2. В атомна орбитала, която е определена от дадени стойности на n, l, m, може да има най-много два електрона , но с противоположни спинове;
  3. Максималният брой електрони в даден подслой е равен на броя на орбиталите му (2l + 1) умножен по две — 2(2l + 1);
  4. Максималният брой електрони в даден слой е равен на сумата от максималния брой електрони на неговите подслоеве. Този е равен на 2n2;