1簡介

氫原子是氫元素的原子。電中性的原子含有一個正價的質子與一個負價的電子,被庫侖定律束縛於原子核
質子-結構模型圖

  質子-結構模型圖

氫原子模型

  氫原子模型

內。在大自然中,氫原子是丰度最高的同位素,稱為氫-1,或[1]。氫原子不含任何中子,別的氫同位素含有一個或多個中子。這條目主要描述氫-1 。
氫原子擁有一個質子和一個電子,是一個的簡單的二體系統。系統內的作用力只相依於二體之間的距離,是反平方連心力。我們不需要將這反平方連心力二體系統再加理想化,簡單化。描述這系統的(非相對論性的)薛定諤方程式有解析解,也就是說,解答能以有限數量的常見函數來表達。滿足這薛定諤方程式的波函數可以完全地描述電子的量子行為。我們可以這樣說,在量子力學里,沒有比氫原子問題更簡單,更實用,而又有解析解的問題了。所推演出來的基本物理理論,又可以用簡單的實驗來核對。所以,氫原子問題是個很重要的問題。

2歷史

1913 年,尼爾斯·波耳在做了一些簡化的假設后,計算出氫原子的光譜頻率。這些假想,波耳模型的基石,並不是完全的正確,但是可以得到正確的能量答案。
1925/26 年,埃爾文·薛定諤應用他發明的薛定諤方程式,以嚴謹的量子力學分析,清楚地解釋了波耳答案正確的原因。氫原子的薛定諤方程式的解答是一個解析解,也可以計算氫原子的能級與光譜譜線的頻率。薛定諤方程式的解答比波耳模型更為精確,能夠得到許多電子量子態的波函數(軌域),也能夠解釋化學鍵的各向異性。
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