s、p、d、f 轨道形状与相位

实验目的

认识 s、p、d、f 轨道的形状和数目，了解轨道相位的含义。

实验原理

s 轨道呈球形，有1个；p 轨道呈哑铃形，有3个，沿 x、y、z 轴伸展；d 轨道有5个，多数呈四瓣形；f 轨道有7个，形状更复杂。图中两种颜色代表波函数的正、负号，只表示符号不同，不表示带电。

实验器材

• s 轨道
• p 轨道（px、py、pz）
• d 轨道（5个）
• f 轨道（7个）
• 相位颜色标识

实验步骤

1. 选择 s 轨道，观察球形对称的特点
2. 依次切换 px、py、pz，观察哑铃形的取向
3. 查看5个 d 轨道，记录每个轨道的瓣数和伸展方向
4. 查看 f 轨道，数一数轨道的个数
5. 对照颜色，辨认各个瓣的正负相位

实验现象与结论

s 轨道为球形，p 轨道为哑铃形，两瓣的相位相反。d 轨道共5个，f 轨道共7个，瓣数增多、形状更复杂。s、p、d、f 轨道数依次为1、3、5、7。相位只是波函数符号，不代表电荷。

常见问题

原子轨道图中两种颜色表示什么？

表示波函数的正、负相位。颜色只表示符号相反，并不表示带正电或负电。

s、p、d、f 能级各有几个轨道？

分别有1、3、5、7个轨道，每个轨道最多容纳2个自旋相反的电子。