对于单电子原子,轨道能量只取决于n.为什么

问题描述:

对于单电子原子,轨道能量只取决于n.
为什么

类氢离子的电子都是s电子,绕核做圆周运动,不存在轨道角动量,所以也没有轨道角动能! 电子的能量就来自势能和圆周运动的动能。 库仑力Fc=kZe&sup2/r&sup2,Z是核电荷数,e是电子电量,k是库仑常数,r是电子离核的距离,这个距离是n相关的量,n越大,r越大! 库仑势能Ep=dFc/dr=-kZe&sup2/r(库仑力距离上的导数。) 而圆周运动向心力由库仑力提供,mv&sup2/r=kZe&sup2/r&sup2,即mv&sup2=kZe&sup2/r,电子动能Ek=0.5mv&sup2=kZe&sup2/2r。 所以,总能量E=Ek+Ep=-kZe&sup2/2r。由于r∝n,E∝-1/r;所以E∝-1/n。n越大,E越大,当n=∞时,E=0,电子由束缚电子变成*电子。

单电子原子(离子)也叫做类氢原子.除了核电荷数与氢原子不同外,其核子正电荷与单电子之间的作用原理与氢原子是一样的.所以,能量的计算与氢原子一样(有精确的解)它们等于:
E(n)= -Rh(Z/n)^2; n为主量子数,Rh为理德堡常数,Z为核电荷数.
当n=无穷大时,E(无穷大)=0 (能级表面)