微波大氣遙感

[拼音]：dianziyun

[英文]：electron cloud

電子在核外空間出現機率密度的形象表示。人們根據核外電子波粒二象性及測不準原理，用統計的方法來判斷電子在核外空間某區域裡出現機會（機率）的大小。

圖1

是氫原子的電子雲。疏密的小黑點表示電子出現的機率(一個小黑點不代表一個電子)，密處表示電子出現的機率大，疏處電子出現的機率小。這些小黑點猶如一團帶負電的雲，所以叫電子雲。

|ψ|2表示電子在核外空間某處出現的機率密度。機率密度與該區域總體積的乘積就是機率。電子雲和核外空間某處電子出現的機率有關，即與機率密度有關。

核外電子各有自己的運動狀態，每種運動狀態都有相應的波函式ψ1S、ψ2S、…和機率密度|ψ1S|2、|ψ2S|2、…，這些波函式和機率密度各不相同，所以不同狀態下的電子都有其各自的電子雲分佈。（見彩圖）。

（1）s電子雲，是球形對稱的，在核外半徑相同處任一方向上電子出現的機率相同。

（2）p電子雲，主量子數n≥2時出現。n＝2，l＝1的p電子雲沿著某一方向出現的機率密度最大，而在另外兩個方向出現的機率密度為零。2p電子雲是無把啞鈴形的，它有三種取向，即2px、2py、2pz。

（3）d電子雲，n≥3時出現。

（4）f電子雲，n≥4時出現。

現以1s電子為例，說明電子雲機率分佈的幾種表示法：

（1）用ψ1S和|ψ1S|2隨r的變化表示，圖形表明它們隨r增大（離核遠）而減小（圖2 a）。

（2）電子雲圖，以小黑點疏密表示電子在核外空間出現的機率的大小。在核附近，電子出現的機率密度最大，離核遠處電子機率密度小（圖1）。

（3）等密度圖，把|ψ|2相同的點連線起來即等密度圖。對氫原子而言，等密度面是許多同心的球面。圖中數值表示機率密度的相對大小（圖2b）。

（4）電子雲介面圖，在核的周圍作一介面，在介面內出現該電子的機率大於90％，介面外出現該電子的機率不足10％。對氫原子而言，介面本身就是一個等密度面（圖2c）。

把以直角座標表示的波函式轉換為以球座標ψ(r，θ，φ)表示。電子在任一點的運動狀態可用一組 ψ(r，θ，φ)表示(圖3)。ψ有三個變數，不易用空間圖象表示，但可從ψ或|ψ|2與半徑r和角度θ、φ兩個方面的關係來討論，即：

ψ(r，θ，φ)＝D(r)Y(θ，φ)

（1）徑向分佈函式作離核距離為r，厚度為dr的薄層球殼(圖4a)，作4πr2|ψ|2[以D(r)表示]和半徑r的對畫圖（圖4b）。D(r)是r的函式，稱為徑向分佈函式，它表示在離核半徑為r的球面上單位厚度球殼中電子出現的機率。對於氫原子，在53pm處D(r)有一極大值。這是因為r＜53pm時，4πr2小；r＞53pm時，|ψ1S|2小；所以4πr2|ψ1S|2都小於極大值。

（2）角度分佈函式從座標原點出發，引出方向為(θ，φ)的直線，取Y值，作Y2隨θ、φ變化的圖，得電子雲的角度分佈圖（圖5）。