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无机化学,四个量子数是谁提出的,有什么背景啊? 第1页

  

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四个量子数的提出过程,反映了量子力学的发展历史。

我强烈推荐这个视频,介绍了其中的部分历史 爱因斯坦都理解错的实验,量子力学史上最著名的实验之一

这四个量子数分别为主量子数,角量子数,磁量子数和自旋量子数;它们不是同一个人提出来的。

首先是尼尔斯·玻尔于1913年提出了玻尔模型。在玻尔模型中,氢原子的能量只与一个正整数n有关,相信不少人都学过, 。这个正整数n后来被称作主量子数。所以主量子数的提出人是玻尔。

随后阿诺德·索末菲进一步发展了玻尔的理论——他先将相对论引入了进来,然后又考虑了椭圆轨道。这样,他就得到了另外两个自由度 l 和 m,分别被称作角量子数(因为是空间量子化的结果)和磁量子数。所以角量子数和磁量子数的提出人是索末菲。索末菲是被提名诺贝尔物理学奖次数最大的物理学家了,一共84次,然而可惜的是他并没有获得。。。

当时还有一个著名的实验叫做斯特恩-盖拉赫实验。在这个实验中,施特恩和格拉赫观测到了银原子在不均匀磁场中的裂分成了两条。一开始他们以为这个实验验证了索末菲提出的空间量子化。但是随着理论的不断完善,他们发现并不能用空间量子化来解释:一方面,银原子的总轨道角量子数J等于0,不应该裂分;另一方面,就算能够裂分,条数也应该等于2J+1,也就是说,裂分成两条说明有一个等于1/2的量子数。

终于,1925年乔治·乌伦贝克和塞缪尔·古德斯米特提出了电子自旋的概念,从而为这一神秘的半整数量子数找到了归宿。所以自旋量子数的提出人是乌伦贝克和古德斯米特。值得指出的是,在他们二位提出这一概念的半年之前,另一位物理学家拉尔夫·克勒尼希向沃尔夫冈·泡利提出了自旋的想法;但是他遭到了泡利的批评(因为按照自旋的观点,电子表面的速度超过了光速从而违背了狭义相对论),所以一直没有发表这一想法。所以也有人认为自旋量子数是克勒尼希、乌伦贝克和古德斯米特三人提出的。

相较之下,乔治·乌伦贝克和塞缪尔·古德斯米特最初向他们的导师保罗·埃伦费斯特提出这个想法时,埃伦费斯特咨询了洛仑兹的意见。洛仑兹也指出了电子表面会超光速这一问题。但是埃伦费斯特认为将来理论必定会得到完善的,而且乌伦贝克和古德斯米特“还年轻,可以犯错误”,所以将文章发表了。由此可见,有一个好的导师还是非常重要的。




  

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