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泡利不相容原理的解释

原子核外电子排布规律之一。指在同一原子中，没有运动状态完全相同的电子存在。该原理阐明每个轨道只能容纳2个自旋方向相反的电子，由于每个电子层可能有的轨道数为n2，所以，各电子层最多可容纳的电子总数为2n2个。由物理学家泡利提出，故名。

词语分解

• 原理的解释 普遍的或基本的规律物理学的基本原理详细解释具有普遍意义的最基本的规律。科学的原理，由实践确定其正确性，可作为其他规律的基础。也指具有普遍意义的道理。 毛 * 《关于农业合作化问题》：“我们应当相信群

网络扩展解释

泡利不相容原理是量子力学中的核心原理之一，由物理学家沃尔夫冈·泡利于1925年提出，主要描述费米子的量子行为。以下是其核心要点：

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1. 基本定义

• 内容：在同一个量子系统中，两个全同的费米子（如电子、质子、中子）不能同时占据完全相同的量子态。每个费米子必须具有一组独特的量子数（如主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数等）。

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2. 关键应用

• 原子结构：电子在原子轨道中的排布遵循此原理。例如：
  • 同一原子轨道最多容纳两个电子，且自旋方向必须相反（一个自旋向上，一个自旋向下）。
  • 这一规则解释了元素周期表中电子壳层的填充顺序和元素的化学性质。
• 物质稳定性：白矮星和中子星依靠泡利不相容原理产生的简并压力抵抗引力坍缩，避免进一步塌缩成黑洞。

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3. 数学描述

• 波函数反对称性：费米子的总波函数是反对称的，即交换两个粒子的位置时波函数符号改变。若两粒子量子态相同，则波函数为零： $$ Psi(mathbf{r}_1, mathbf{r}_2) = -Psi(mathbf{r}_2, mathbf{r}_1) $$ 当(mathbf{r}_1 = mathbf{r}_2)且量子数相同时，(Psi = 0)，说明状态不存在。

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4. 费米子 vs. 玻色子

• 费米子（如电子、质子）：遵守泡利原理，自旋为半整数（1/2, 3/2…）。
• 玻色子（如光子、胶子）：不遵守该原理，自旋为整数（0, 1, 2…），可占据相同量子态（如激光中的光子相干态）。

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5. 实际意义

• 化学键与元素周期律：电子排布的差异性决定了原子间的化学键类型和元素性质。
• 凝聚态物理：解释金属导电性、半导体行为等，例如电子在能带中的分布。
• 天体物理：维持致密天体的结构，防止引力坍缩。

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泡利不相容原理是理解微观世界物质结构的基础，它限制了费米子的行为，从而塑造了原子、分子乃至宏观物质的性质。没有这一原理，物质将无法稳定存在，元素周期表和化学反应的多样性也将不复存在。

网络扩展解释二

泡利不相容原理

泡利不相容原理是物理学中的一个重要概念，它指的是相同性质的两个或多个粒子不能占据同一个量子状态。

拆分部首和笔画

泡 (氵⺅)：水部 + 巴

利 (扌 + 禾)：手部 + 禾

来源

泡利不相容原理由奥地利物理学家泡利于1925年提出，泡利是量子力学的重要奠基人之一。

繁体

泡利不相容原理的繁体写法为「鮑利不相容原理」。

古时候汉字写法

在古代，「泡利不相容原理」的写法可能有所不同，但其含义并未改变。

例句

泡利不相容原理解释了为什么两个电子不能同时存在于同一个原子的量子态中。

组词

量子力学、波函数、波粒二象性、波动性

近义词

排斥原理、泡利原理

反义词

相容原理、共存原理

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