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泡利不相容原理

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泡利不相容原理所屬現代詞，指的是在原子中不能容納運動狀態完全相同的電子。又稱泡利原理、不相容原理引。

簡介

自旋為半整數的粒子(費米子)所遵從的一條原理。簡稱泡利原理。它可表述為全體費米子體系中不可能有兩個或兩個以上的粒子同時處於相同的單粒子態。電子的自旋，電子遵從泡利原理。1925年W.E.泡利為說明化學元素周期律提出來的。原子中電子的狀態由主量子數n、角量子數l、磁量子數ml以及自旋磁量子數ms所描述，因此泡利原理又可表述為原子內不可能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的4個量子數n、l 、ml 、ms 。根據泡利原理可很好地說明化學元素的周期律。泡利原理是全體費米子遵從的一條重要原則，在所有含有電子的系統中，在分子的化學價鍵理論中、在固態金屬、半導體和絕緣體的理論中都起着重要作用。後來知道泡利原理也適用於其他如質子、中子等費米子。泡利原理是認識許多自然現象的基礎。

評價

泡利於1918年獲准進入慕尼黑大學就讀，阿諾·索末菲是他的博士論文指導教授，他們時常探討關於原子結構方面的問題，特別是先前里德伯發現的整數數列 ，每個整數是對應的電子層最多能夠容納的電子數量，這數列貌似具有特別意義。1921年，泡利獲得博士學位，在他的博士論文裡，他應用玻爾-索末非模型來解析氫分子離子H2+問題。畢業後，泡利應聘到哥廷根大學成為馬克斯·玻恩的助手，從事關於應用天文學微擾理論於原子物理學的問題。1922年，玻爾邀請泡利到哥本哈根大學的玻爾研究所做研究。在那裡，泡利試圖解釋在原子譜光譜學領域的反常塞曼效應實驗結果，即處於弱外磁場的鹼金屬會展示出雙重線光譜，而不是正常的三重線光譜。泡利無法找到滿意的解答，他只能將研究分析推廣至強外磁場狀況，即帕邢-巴克效應(Paschen-Backer effect)，由於強外磁場能夠退除自旋與原子軌道之間的耦合，將問題簡單化，這研究對於日後發現不相容原理很有助益。