泡利為了解釋原子周圍的電子在能級(jí)上的分布最先提出了電子的不相容原理，即兩個(gè)電子不能占據(jù)同一個(gè)狀態(tài)。后來(lái)這個(gè)原理被推廣到所有的費(fèi)米子，即自旋為半整數(shù)的粒子如電子、質(zhì)子、中子、夸克等等。所以泡利不相容原理現(xiàn)在可以表述為，同一個(gè)狀態(tài)上兩個(gè)相同的費(fèi)米子不相容。

n=0,1,2,3,....$n=0,1,2,3,....$; l=0,1,2,...n−1$l=0,1,2,...n-1$; m=−l,−l+1,...,l$m=-l,-l+1,...,l$; ms=+1/2,−1/2$m_s=+1/2,-1/2$。它們的每一個(gè)組合(n,l,m,ms)$(n,l,m,m_s)$ 就給出一個(gè)量子態(tài)。其中ms=+1/2,−1/2$m_s=+1/2,-1/2$對(duì)應(yīng)上下兩種自旋方向。每個(gè)量子態(tài)的能量還可以不同，形成很多分立的能級(jí)。通常來(lái)講，僅僅m$m$和ms$m_s$不同的狀態(tài)的能量是一樣的，稱為簡(jiǎn)并能級(jí)。也就是說(shuō)，能級(jí)一般只與n$n$和l$l$有關(guān)，可以表示為 Enl$E_{nl}$。一個(gè)能級(jí)Enl$E_{nl}$ 包含不同的m$m$ 和 ms$m_s$，因而包含2(2l+1)$2(2l+1)$個(gè)量子態(tài)。泡利不相容原理告訴我們，這每一個(gè)量子態(tài)最多容納一個(gè)電子。因而能級(jí)Enl$E_{nl}$也就最多只能容納2(2l+1)$2(2l+1)$個(gè)電子。比如，l=0,1,2,3$l=0,1,2,3$的能級(jí)最多能夠容納的電子數(shù)分別為2,6,10,14個(gè)。

原子物理把l=0,1,2,3$l=0,1,2,3$對(duì)應(yīng)的狀態(tài)稱為軌道，分別用符號(hào)s,p,d,f$s,p,d,f$表示。不過(guò)這個(gè)軌道的含義卻不是宏觀物體的運(yùn)行軌道。把軌道的符號(hào)跟主量子數(shù)n$n$結(jié)合起來(lái)就可以表示一個(gè)能級(jí)Enl$E_{nl}$，比如1s,3p$1s,3p$等等。原子外圍電子的能級(jí)一般有如下順序：1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,...$1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,...$。注意 3d$3d$能級(jí)通常比4s高。電子就這樣從低到高占據(jù)這些能級(jí)。這就給出了原子的電子結(jié)構(gòu)。電子在這些能級(jí)上躍遷就能光發(fā)射或吸收。

可見，泡利不相容原理對(duì)認(rèn)識(shí)原子的電子結(jié)構(gòu)起到了關(guān)鍵性作用。

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