Элементы квантовой механики. Кузнецов В.Л - 11 стр.

спинового квантового числа кратность вырождения по энергии состояния с
квантовым числом n равна

                                  n−1
                                  ∑ 2 ( 2l + 1) = 2n2 .                  (4.3)
                                  l =0
    Совокупность состояний электрона с одинаковым главным квантовым чис-
лом n называется оболочкой. В свою очередь, оболочка состоит из подоболо-
чек — состояний с одинаковыми значениями квантового числа l. При переходе
электрона с одного уровня энергии на другой происходит испускание или по-
глощение кванта энергии в виде фотона, который обладает моментом импульса,
равным ћ. Поэтому закон сохранения момента импульса накладывает ограни-
чения на переходы в виде правила отбора: возможны переходы между состоя-
ниями, для которых выполняется условие
                                       Δl = ±1 .                         (4.4)
    В атомах, содержащих больше одного электрона, энергия состояния зави-
сит в основном от квантовых чисел n и l , а распределение электронов по со-
стояниям определяется принципом Паули: в одном стационарном состоянии,
характеризующемся четырьмя квантовыми числами {n, l, m, ms}, не может од-
новременно быть больше одного электрона. В основном (невозбужденном) со-
стоянии атома электроны располагаются на самых низких энергетических
уровнях, не нарушая принципа Паули. В атоме гелия (Z = 2) оба электрона при
разных значениях спинового числа находятся в состоянии с n = 1 и l = 0. Тогда
так называемая электронная конфигурация атома гелия записывается как 1s2
(два электрона в s-состоянии на 1-ой оболочке). Следующим по порядку в пе-
риодической системе стоит атом лития (Z = 3) с тремя электронами. Два из них
находятся на 1-ой оболочке, а третий на 2-ой. Электронная конфигурация атома
лития 1s22s1. Для первых 18 элементов периодической системы Д.И. Менде-
леева выполняется следующий порядок заполнения электронами состояний:
сначала заполняется оболочка с меньшим значением квантового числа n, а
внутри данной оболочки вначале заполняются состояния с l = 0, затем по по-
рядку с большими значениями l до l = n – 1. Нарушение этого порядка начина-
ется с калия (Z = 19). Энергия электрона в 4s-состоянии оказывается меньше,
чем в состоянии 3d. Поэтому вначале электроны “предпочитают” заполнять по-
доболочку 4s, а затем — 3d. Например, электронная конфигурация калия (Z =
19) 1s22s22p63s23p64s1. После заполнения подоболочек 4s и 3d порядок заполне-
ния вновь нарушается, но об этом подробнее читайте в рекомендуемой литера-
туре.

                                  Литература
     1. Савельев И.В. Курс физики. Т. 3: Квантовая оптика. Атомная физика.
Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. Гл. 5, п.п.
22, 23, 27, гл. 4, п.п. 17, 18. – М.: Наука.
     2. Трофимова Т.И. Курс физики. Гл. 29, п.п. 223-228. – М.: Высшая школа,
1990.