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[질문]파울리 배타원리에 대해서....

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초보공학도 작성일2002-09-26 01:07

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파울리 배타원리

1. 원자 내의 어떤 두 전자도 4개 (n,l,ml,ms)의 동일한 양자수를 가질 수 없다.  각 양자상태에는 오직 '하나의' 전자만이 존재할 수 있게 된다.

2. 어떤 특정한 양자상태에 '두 전자'가 함께 존재하기 위해서는 이들 두 전자가 서로 반대의 스핀을 가져야한다.

3. 한 원자내에서  둘 이상의 전자는 동일한 양자상태에 있을 수 없다. 각 전자들은 서로 다른 양자수의 조합 n,l,ml,ms를 가져야 한다.

궁금해서 여쭙습니다.
학부생이라 이해해주시고... 대답해주세요 ^^;
책을 보니 파울리 배타 원리의 개념에 대해서 약간씩 다르게 표현해 놓았는데 제가 보기엔
1번과 3번은 같아 보이는데 2번은 좀 틀린것 같습니다.
그런데 전자는 같은 양자상태에 스핀이 반대 방향으로 두개 존재하는것이라고 알고 있는데...
제가 뭘 잘 못 이해하고 있는지..양자수와 양자상태가 다른 것입니까?
에구....ㅡ.ㅡ?
쉽게 좀 설명해주세요 ^^;

댓글 4

소요유님의 댓글

소요유

  (양자역학) 계에서 어던 물리량이 갖을 수 있는 물리적인 상태를 수학적으로 나타낸 것이 양자수입니다. 예을 들면 전자의 스핀이라는 (양자역학적) 물리량으로 나타낼 수 있는 물리적 상태는 up 그리고 down인데 이 물리적 상태를 양자수로 표현하면 1/2, -1/2 이됩니다.  따라서 스핀이 다른 두 전자는 같은 물리적 상태 (양자상태, status)가 아니라 다른 물리적 상태가 됩니다.  2번은 사실 1,3번에서 전자의 스핀을 다른 양자수 (물리량)에 대하여 작다고 생각할 때 적용되는 것입니다. 

소요유님의 댓글

소요유

  예를 들면 수소원자를 설명하는 양자역학적 모델에서 전자가 갖을 수 있는 양자역학적 상태는  주양자수, n과  모멘템양자수 l로 '주로' 나타낼 수 있게됩니다.  즉 대부분의 분광실험은 이와 같은 두 가지 만의 양자수로 설명할 있습니다. 그런데 분광학에서 아주 정밀한 파장분해능을 갖는 경우에는 전자의 스핀 효과가 첨가됩니다. 즉 스펙트럼에 아주 미세한 에너지 차에 의한 선의  분리현상이 나타납니다.  그런데 우리가 실험오차 내에서  이 미세한 에너지 차이를 무시할 수 있다면  수소원자의 모델을 위 주양자수와 부양자수로만 설명할 수 있게되고, 따라서 동일한 state내에 두개의 전자가 들어갈 수 있게됩니다.  그래서 우리가 보통  수소원자의 바닥상태를 1s^2, 즉 n=1, l=0, 그리고 윗첨자     

소요유님의 댓글

소요유

  2는 전자 두개를 표현한 것입니다. 결론적으로 2번은 파울리의 배타원리를 써서 수소원자 모델을 설명한 것은 아니고 단지 그런 사실이 있다는 것만 적시해놓은 것입니다.  참고로 양자역학적 상태 (state)는 각 입자가 갖을 수 있는 '가능성'을 말하는 것입니다. 즉 수소원자의 바닥상태에 전자가 두 개 있다는 뜻이 아닙니다. 이는 수소원자의 바닥상태에는 전자가 묶을 방이 두개 있다는 뜻을 이해햐야 하는데 스핀을 고려하면 두 방이 하나는 남성용, 하나는 여성용이라는 것입니다.

박상욱님의 댓글

박상욱

  2번은 틀린 표현이네요. '같은 오비탈 내에 두 전자가 존재하려면'이 맞는 표현입니다. 즉 n, l, ml 세 개의 양자수가 모두 같으면 마지막 양자수인 ms는 반드시 달라야 한다는 얘기입니다.

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