氢原子与原子结构
径向波函数
径向波函数是原子轨道中只依赖于到核距离的那一部分,记作 R(r)。由于库仑势在各个方向上都一样,完整的波函数干净地拆成两个因子:一个负责方向与形状,而这个径向的因子负责电子的概率如何随着向外移动而起落。它回答的问题是:电子云如何随距离而稀薄。
它的形式带着量子数的指纹。主量子数 n 定下电子云向外伸到多远、以及径向波在途中穿越零点几次;每一次这样的穿越,都是一层电子永远不会出现的球壳,称为径向节点。这些节点的数目随 n 增加,随轨道角动量增大而减少,这就是为什么 3s 轨道比 3p 或 3d 起伏进出得更多。
要找出电子最可能在哪里,你看的不是 R(r) 本身,而是径向概率——R(r) 的平方再乘以该距离处球面的表面积。这个额外的因子计入了越往外空间越大这一事实,它把最可能的距离从 R 单独的峰值处向外推移。在氢的基态里,这份径向概率恰好在玻尔半径处达到峰值,把严格的理论与旧模型那个幸运的猜测重新系在一起。
P(r) = r² |R(r)|² (radial probability per unit distance)
电子最可能所在之处,来自 R(r) 的平方乘以半径 r 处球面的面积。
径向节点是一层概率为零的球面,与赋予轨道瓣状形状的角向节点不同。节点总数恒等于 n 减一。
又称
另见