Nguyên lý loại trừ Pauli

Các fermion giống nhau không cùng chiếm một một hạt. Trong mô hình nguyên tử, không có hai electron có cùng cả .

Lĩnh vực: Cơ học, nhiệt, điện từ và lượng tử

Định nghĩa trên trang này được dùng trong lĩnh vực vừa nêu. Một từ giống nhau ở môn khác có thể mang nghĩa khác.

Bài giảng dùng khái niệm này

• Cơ học lượng tử II: Cấu trúc nguyên tửVật lý 2
• Phân tử và vật chất ngưng tụVật lý 2
• Vật lý hạt nhânVật lý 2
• Vật lý hạt và vũ trụ họcVật lý 2

Giải thích kỹ thuật

Nguyên lý loại trừ áp dụng cho fermion giống nhau. Electron là fermion. Trong mô hình một electron của nguyên tử, hai electron không thể có cùng cả n, $\ell$, $m_{\ell }$ và m_s.

Một không gian cố định n, $\ell$ và $m_{\ell }$ còn hai lựa chọn spin, nên chứa tối đa hai electron. Phân lớp s có một orbital và chứa tối đa hai electron. Phân lớp p có ba orbital và chứa tối đa sáu electron.

Với lớp $n=2$, số kể spin bằng $2+6=8$. Tổng quát, phân lớp $\ell$ có $2(2\ell +1)$ trạng thái kể spin, và lớp chính n có $2n^2$ trạng thái.

Việc đếm sức chứa không tự xác định thứ tự trong nguyên tử nhiều electron. Cần thêm tương tác, che chắn và cấu trúc mức. Với nhiều fermion, toàn phải có tính đối xứng lẻ dưới hoán đổi hai hạt, kể cả các biến spin.

Ví dụ

Một chứa tối đa hai electron có spin đối nhau. Phân lớp s có hai kể spin, còn phân lớp p có sáu.

Khi nào cần dùng?

Lập , đếm và giải thích tính chất tuần hoàn của các nguyên tố.

Câu hỏi ôn lại

Hai electron có cùng ba số n, $\ell$ và $m_{\ell }$ có luôn vi phạm Pauli không?

Xem đáp án

Không. Chúng được phép có cùng nếu hai số ms khác nhau. Nếu cả bốn số giống nhau thì bị loại.

Thuật ngữ liên quan

• Spin lượng tử
• Cấu hình electron
• Suy biến mức năng lượng

Tài liệu tham khảo

Young & Freedman, University Physics with Modern Physics, ấn bản 15, chương 41, trang 1360–1398.