第1章材料的电子结构与物理 性能
第1章 材料的电子结构与物理 性能
主要教学内容 。1.1原子的电子排列 ·1.2固体的能带理论与导电性 。1.3半导体 ·1.4材料的超导电性 ·1.5材料的介电性 ·1.6材料的磁性 ·1.7材料的光学性质
• 1.1 原子的电子排列 • 1.2 固体的能带理论与导电性 • 1.3 半导体 • 1.4 材料的超导电性 • 1.5 材料的介电性 • 1.6 材料的磁性 • 1.7 材料的光学性质 主要教学内容
1.1原子的电子排列 1.1.1原子的微观结构 (1)主量子数n(n=1,2,3,4,.) 确定电子离原子核远近和能级高低的主要参数。主 量子数n代表电子处于原子核周围的第几壳层，随n的增 加，电子能量依次增加。习惯上，将n=1,2,3,4,用 K,L,M,N.符号表示，n=1表示K层，n=2表示L层， 余下类推
1.1 原子的电子排列 1.1.1 原子的微观结构 (1) 主量子数n (n = 1，2，3，4，.) 确定电子离原子核远近和能级高低的主要参数。主 量子数n代表电子处于原子核周围的第几壳层，随n的增 加，电子能量依次增加。习惯上，将n = l, 2, 3, 4 ，.用 K, L, M, N.符号表示， n = 1 表示K层， n = 2表示L层， 余下类推
(2)次量子数1(0=0,1,2,3，.n-1) 在由主量子数确定的同一壳层上的电子，依据次量 子数1又可分成若千个能量水平不同的亚壳层，即1=0,1， 2,3,.,这些亚壳层习惯上以S、卫、f表示，这些 字母是根据其光谱线特征而得的，次量子数反映的是电 子轨道的形状，即S、p、d、∫各轨道在原子核周围的角 度分布不同，因而又将称为角量子数或轨道量子数（全 名为轨道角动量量子数)。次量子数1也影响着轨道的能 级，当相同时，1不同的轨道，它们的能级也不同，其 能量水平依S、p、d、f的顺序增大。各壳层上的亚壳层 的数目随主量子数n而异
(2) 次量子数l (l = 0，1，2，3，.n-1) 在由主量子数n确定的同一壳层上的电子，依据次量 子数l又可分成若干个能量水平不同的亚壳层，即 l = 0, 1, 2, 3 ，.，这些亚壳层习惯上以 s、p 、d 、f表示，这些 字母是根据其光谱线特征而得的，次量子数l反映的是电 子轨道的形状，即s、p 、d 、f各轨道在原子核周围的角 度分布不同，因而又将l称为角量子数或轨道量子数(全 名为轨道角动量量子数)。次量子数l也影响着轨道的能 级，当n相同时，l不同的轨道，它们的能级也不同，其 能量水平依s、p、d、f的顺序增大。各壳层上的亚壳层 的数目随主量子数n而异
(3)磁量子数m(m=0,±1，±2，±3，.±) 磁量子数m是表示电子云在空间伸展方向的量子数， 或者说它基本上确定了轨道的空间取向。磁量子数m是 从+l到一l间的整数（包括零），可以有(2什1)个不同的m: 1=0m=0 1=1m=0,±1 1=2m=0,±1，±2 l=3m=0,±1，±2，±3 即s、p、d、f各轨道依次有1、3、5、7种空间取向。 在没有外加磁场的情况下，处于同一亚壳层而空间取向 不同的电子具有相同的能量，但是，在外加磁场下，不 同空间取向轨道的电子能量会略有差别
(3) 磁量子数m (m = 0，±1，±2，±3，.±l) 磁量子数 m 是表示电子云在空间伸展方向的量子数， 或者说它基本上确定了轨道的空间取向。磁量子数m是 从+l到－l间的整数(包括零)，可以有(2l+1)个不同的m： l ＝0 m＝0 l ＝1 m＝0，±1 l ＝2 m＝0，±1，±2 l ＝3 m＝0，±1，±2，±3 即s 、p、d、f各轨道依次有1、3、5、7种空间取向。 在没有外加磁场的情况下，处于同一亚壳层而空间取向 不同的电子具有相同的能量，但是，在外加磁场下，不 同空间取向轨道的电子能量会略有差别