1、,代入上式 并除以 (r) (R),于是:,第二式是质心运动方程,描述 能量为(ET-E)的自由粒子的定态 Schrodinger方程,说明质心以能 量(ET-E) 作自由运动。,由于没有交叉项,波函数可以采用分离变量表示为:,只与 R 有关,只与 r 有关,我们感兴趣的是描述氢原子的内部状态的第一个方程,它描述一个质量为 的粒子在势能为 V(r) 的力场中的运动。这是一个电子相对于核运动的波函数 (r) 所满足的方程,相对运动能量 E 就是电子的能级。,(2)波函数和电子在氢原子中的几率分布,将上节给出的波函数取 Z=1, 用电子折合质量,就得到 氢原子的波函数:,2. 径向几率分布,例如:
2、对于基态,当氢原子处于nlm(r,)时, 电子在(r,)点附近体积元 d = r2sin drdd 内的几率,对空间立体角积 分后得到在半径 r r+dr 球壳内找到电子 的几率,考虑球谐函数 的归一化,求最可几半径极值,3. 几率密度随角度变化,对 r ( 0) 积分,Rnl(r)已归一,电子在 (,) 附近立体角 d = sin d d 内的几率,右图示出了各种 ,m态下,Wm() 关于 的函数关系,由于它与 角无关,所以图形都是绕z轴旋转对称的立体图形。,例1. =0, m=0,有 : W00 = (1/4),与 也无关,是一个球对称分布。,例2. =1, m= 1时,W1,1() =
3、(3/8)sin2 。在 = /2时,有最大值。 在 = 0 沿极轴方向(z向)W1,1 = 0。,例3. = 1, m = 0 时,W1,0() = 3/4 cos2。正好与例2相反,在 = 0时,最大;在 =/2时,等于零。,m = -2,m = +2,m = +1,m = -1,m = 0, = 2,角向分布函数 :表示氢原子内电子在束缚定态 下,在 方向上单位立体角内出现的总几率,与角 无关,但随角 而变化, 除电子在 S 态外。,例1. =0, m=0,有 : W00 = (1/4),与 也无关,是一个球对称分布。,例2. =1, m=1时,W1,1() =(3/8)sin2 。在= /2时,有最大值。在=0沿极轴方向(z向)W1,1= 0。,例3. =1, m=0 时,W1,0() = 3/4 cos2。正好与例2相反,在 = 0时,最大;在 =/2时,等于零。,电子坐标取值几率的角向分布函数随角度 的变化有明确的方向性:分子中共价键的方向性,