達布,(J.-)G.
[拼音]:Paoli buxiangrong yuanli
[外文]:Pauli's exclusion principle
費密子體系共同遵守的一種規律。簡稱泡利原理。泡利原理表述為全同費密子體系中不能有兩個或兩個以上的粒子同時處於相同的單粒子態。這個原理是奧地利物理學家W.泡利在分析了大量原子能級資料的基礎上,為解釋化學元素週期性,於1925年提出來的假設。
原子核外電子的狀態可以用主量子數n、軌道角動量子數l、磁量子數mι和自旋磁量子數ms四個量子數決定。它們取值n=1,2,3,...;l=0,1,2,...,n-1;mι=0,±1,±2,...,±l,
。因此,泡利不相容原理也可以表述為原子內不可能有兩個電子具有完全相同的四個量子數。泡利不相容原理是原子殼層結構的理論基礎。根據泡利不相容原理和基態下原子能量最低,可以確定原子的電子殼層結構(見原子結構)。
在量子力學中,全同粒子是不可分辨的,因此全同粒子系統的波函式,對任意兩個粒子的交換,只能是對稱的或反對稱的。實驗表明:由電子1和電子2構成的系統的波函式是反對稱的,可以下列形式表示:
式中
α
、β
為描寫單電子態的引數,在原子中,為一組四個量子數n、l、mι、ms。當兩個電子處於相同狀態時,α
=β
,則Ψ(1,2)=0。說明這樣的狀態不可能出現。這就是泡利不相容原理在兩個電子所構成的體系中的具體表示。泡利不相容原理也是費密-狄喇克統計法(見量子統計法)的基礎。