[질문]파울리 배타원리에 대해서....
- 글쓴이
- 초보공학도
- 등록일
- 2002-09-26 01:07
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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 ^^;
다른 사람들 의견
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(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.
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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
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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.
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박상욱
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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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