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泡利原理

泡利原理,全稱泡利不相容原理,是微觀粒子運動的基本規律之一。這一原理表明,在由費米子組成的系統中,不可能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態。在原子中,一個電子的狀態由四個量子數確定,即軌道量子數m、l、n以及自旋方向。因此,泡利原理在原子中的套用可以表述為:不能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的這四個量子數。這意味著,在一個原子軌道上最多隻能容納兩個電子,且這兩個電子的自旋方向必須相反。

泡利原理是電子在核外排布形成周期性從而解釋元素周期表的關鍵原則之一。它與能量最低原理洪特規則一起,共同決定了電子在原子中的排布方式。能量最低原理指出,電子傾向於先占據能量較低的軌道;洪特規則則指出,當電子排布在同一能級的不同軌道時,它們會分別占據這些軌道,並且自旋方向相同。

泡利原理不僅適用於電子,也適用於其他遵循費米-狄拉克統計的粒子,如質子中子。這一原理是由物理學家沃爾夫岡·泡利於1925年提出的,它對現代物理學和化學的發展產生了深遠的影響。