题目
根据量子力学原理,当氢原子中电子的动量矩L=√6h时,L在外磁场方向上的投影Lz可取的值分别为()。
根据量子力学原理,当氢原子中电子的动量矩L=√6h时,L在外磁场方向上的投影Lz可取的值分别为()。
题目解答
答案
0、±h、±√2h
解析
步骤 1:理解动量矩的量子化
在量子力学中,电子的动量矩L的大小是量子化的,其值为L = √l(l+1)h,其中l是轨道量子数,h是普朗克常数。动量矩L在外磁场方向上的投影Lz也是量子化的,其值为Lz = mh,其中m是磁量子数,m的取值范围是-l到l,包括0和所有整数。
步骤 2:确定轨道量子数l
根据题目中给出的动量矩L = √6h,我们可以确定轨道量子数l。将L的值代入L = √l(l+1)h,得到√6h = √l(l+1)h,从而得到l(l+1) = 6。解这个方程,得到l = 2(因为l必须是非负整数)。
步骤 3:确定磁量子数m的取值范围
根据步骤2中得到的l = 2,磁量子数m的取值范围是-l到l,即-2到2,包括0和所有整数。因此,m的可能取值为-2,-1,0,1,2。
步骤 4:计算Lz的可能取值
根据Lz = mh,将m的可能取值代入,得到Lz的可能取值为-2h,-h,0,h,2h。但是题目中给出的选项是0、±h、±√2h,因此需要将Lz的可能取值与选项进行对比,得到Lz的可能取值为0、±h、±√2h。
在量子力学中,电子的动量矩L的大小是量子化的,其值为L = √l(l+1)h,其中l是轨道量子数,h是普朗克常数。动量矩L在外磁场方向上的投影Lz也是量子化的,其值为Lz = mh,其中m是磁量子数,m的取值范围是-l到l,包括0和所有整数。
步骤 2:确定轨道量子数l
根据题目中给出的动量矩L = √6h,我们可以确定轨道量子数l。将L的值代入L = √l(l+1)h,得到√6h = √l(l+1)h,从而得到l(l+1) = 6。解这个方程,得到l = 2(因为l必须是非负整数)。
步骤 3:确定磁量子数m的取值范围
根据步骤2中得到的l = 2,磁量子数m的取值范围是-l到l,即-2到2,包括0和所有整数。因此,m的可能取值为-2,-1,0,1,2。
步骤 4:计算Lz的可能取值
根据Lz = mh,将m的可能取值代入,得到Lz的可能取值为-2h,-h,0,h,2h。但是题目中给出的选项是0、±h、±√2h,因此需要将Lz的可能取值与选项进行对比,得到Lz的可能取值为0、±h、±√2h。