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从经典理论考虑原子结构的稳定性,除力学平衡关系外,还需要考察原子中的运动带电粒子的电磁辐射,在内部形成耦合,对外没有能量损失。因此,轨道运动的力学平衡,以及电磁辐射耦合是原子结构稳定的必要条件。
按照上述两个条件的要求,锂原子核外有三个电子,如果是共轨道运动,并且实现电磁辐射耦合,可以出现以下的稳定结构。
图1、三电子共轨道运动锂原子亚稳定结构
另外一种情况,二个电子电磁辐射耦合后作共轨道运动,形成内壳层。另外一个电子在其外部作轨道运动,电磁辐射受原子核和内层电子产生的磁场作用,产生偏转,在一定条件下作用于该电子本身,即,单电子辐射自耦合效应。
图2、锂原子中电子双轨道运动稳定结构
图1和图2给出了满足两种力学平衡,和辐射耦合条件,锂原子核外电子轨道运动结构。这两种情况,锂原子的总能量是不同的,按照能量最低原理的要求,两种结构中能量较低者,就是锂原子的基态结构。
从锂原子的光谱实验数据,以及锂的化学性能来分析,图2的结构是锂原子的基态结构。另外,我们也可以通过电磁学和力学方法,计算出两种结构的总能量,可以预测图2结构应该具有更低能量。
图1给出的锂原子亚稳定结构,也许只是理论分析得到的可能结果;但也有可能是实验条件可以实现,并可以被观察到的稳定性差的状态,如果是这样,在锂原子光谱实验就会出现一些异样的谱线。
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