氢原子波函数的计算，为什么主量子数会出现2，氢原子外面不是只有一个电子吗应该是1s啊如图

Question

要是出现2s好像是有点不符合核外电子排布规律啊，是不是激发态的氢原子才会出现2s,2p轨道啊，希望高手给解释一下

Answer 1

原子轨道（即波函数）是原子中电子所有可能出现的状态，并非只存在一个轨道，1
s上方的轨道都是存在的，只不过基态时，高能量轨道是空的。基态原子才服从能量最低原理和洪特规则，激发态不遵守这两条，但保里原理还是要遵从的。

如有不明欢迎追问。追问

这个问题我是明白了。能不能帮我解释一下能级，电子层之间的区别

追答

电子层数n是由薛定谔方程解出的波函数中的一个参数，它主要决定了电子的能量和大致的离核远近。解出的波函数有无穷多个，其中n相同的波函数具有相近的能量（对于氢原子完全相同）。n越大能量越高，粗略地说离核相对越远。

波函数中还有一个参数l与电子的能量也密切相关，称为角动量量子数。它决定了电子的轨道角动量的大小，决定了波函数角度部分（就是你图中的Y函数）的函数图像的形状（空间取向由磁量子数决定），也对电子能量有影响（氢原子例外）。

一般而言，n和l共同决定了轨道的能量。不同的n，l组合就具有不同的能量，将它们由低到高排列起来，就得到了所谓的能级图，能量相同的轨道称为同一能级（例如氢原子中2s，2px，2py，2pz均相同，多电子原子中的仅2px，2py，2pz相同），具有相同能量的不同轨道称为简并轨道，对应的能级称为简并能级。

另外在外磁场的作用下，磁量子数m也会对轨道能量产生影响，使原本的简并能级发生分裂。

Answer 2

氢原子波函数的计算结果给出的是所有可能的状态的波函数，包括基态1s，也包括激发态2s2p3s3p3d等等，计算结果是一个无穷集合，不是单单基态一个波函数。