半导体物理·笔记之③单个原子中的电子状态——能级

                         QQ:3020889729                                                                                 小蔡

描述原子中电子状态的参数

原子中的电子运动服从量子力学，处于一系列特定的运动状态——也就是量子态。
所以描述原子钟一个电子的状态不能单单看单一参数，而是靠得4个量子数决定的。

• n-主量子数（最大值对应最高主能级）——表征量子态具有的能量大小 ——是一系列分立的数，如碳有1，2值。
• l-角量子数——表征电子运动的角动量大小 ——是一系列分立的数，分别对应碳的n不同能级有不同的取值个数——每个主能级有从0到n-1个数。
• m-磁量子数——决定轨道角动量在空间的方位-——是一系列分立的数，分别对应l的每一个值取0到l的数和其相反数。如：l=3，则m=0, 1 , -1 , 2 , -2 ,3 ,-3——共7个数，也就是该l（次能级）对应的轨道个数
• s-自旋量子数——决定自旋角动量在空间的方位——与磁量子数一一对应2倍关系——也就是一个轨道，最多两个电子自旋状态。

能级（主能级）

量子数之间对应的关系

例如：以下从左到右依次为n，l，m，s量子数

可以看出：

1. 左边的4，代表着主量子数为4——也就是4主能级；
2. 往右的3、2、1、0一共4个数字，代表着一共有四个次能级：4s，4p，4d，4f；
3. 在往右的的虚线形式部分，指的是相应次能级的磁量子数——s能级对应m取值：0；p能级对应m取值：0,1,-1；d能级对应m取值：0,1,-1,2,-2；f能级对应m取值：0,1,-1,2,-2,3,-3——所以就对应着旁边的7，5，3，1——轨道数；
4. 最后的s自旋量子数——每一个磁量子对应两个自旋方向——也就是每一个轨道最多拥有的自旋数。

当然了，一个原子往往不是对应着只有独立的电子层，而是由多个主能级组成（如下：）

量子态总数

所有自旋量子数之和。

电子在量子态上的分布

左-主能级，右-次能级，次能级中的点即为电子分布。
每一级对应的最多电子数与该能级的自旋量子数相等。

单个原子中的电子状态特点

电子状态总是局限在原子和周围的局部化量子态，其能级取一系列分立的值。