高中波尔研究什么的?
“波尔理论”是关于电子在原子中的运动状态的,它包括波函数、电子云图、概率幅、概率密度等等。 简单地说,一个原子中同时存在多种运动状态(或称“量子数”)的电子是不合理的,这些电子必定具有相同的量子数。在解释某种特定现象时,必须引入“全同粒子系统”的概念——将含有N个粒子的所有可能的状态全部考虑在内,而不仅仅是那些能明显观察到的情况。这就是泡利不相容原理。 因为微观体系的本质就是随机性。对于微观体系,任何明确描述其状态的信息都是不存在的。我们所能做的是,找到一些原则,基于这些原则我们可以预测微观体系的某些性质及其变化规律。玻恩-索末菲模型就是这样一种尝试,它认为微观体系处于某个态的概率等于该态的波函数除以全体波函数的总和。
当然,这个模型只是许多可能的模型之一,并且需要一些假设才能成立。但是它的确很好地与实验相符了。后来人们又发展了许多新的理论来描述原子的更复杂的现象,比如电磁光谱的不均匀性的起源。 现在让我们把视野放开一点,考虑两个或者更多离子的体系。这时问题的复杂性迅速增加。人们不得不寻找各种近似的方法来进行计算。其中最有代表性的就是哈特里-福克方程和里兹算法。它们可以非常准确地描述离子之间的相互作用,而且很容易运用计算机来进行求解。
但是这类问题还存在明显的局限,只有当离子数目很少的时候,我们才能找到一个解析解。随着离子数目增多,我们必须依靠类似里兹这类数值方法。这种局限的存在是因为原子的构造——任何一个原子都带有一定的正电荷,这会导致其他带电荷的离子对其产生排斥力。当有较多离子时,这类排斥力将会非常大,远大于其他的相互作用力,导致很难把各个离子凝聚在一起。 1929年的时候,玻恩提出了一个巧妙的假设来解决这个问题。他假设离子间的作用力是势能,而不是动能,也就是说,除了带负电的那部分之外,其余的部分可以被压缩到极致。在此基础上他可以重新写下哈特里-福克方程。这一假设被称为“玻恩-波函数的极值原理”。利用它可以非常方便地求解包含多个离子的系统。