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原子軌道

關於這個模擬實驗

此模擬以數以千計的點組成的點雲展示氫原子軌道，每個點都依據真實量子概率隨機放置。學生可選擇 1s、2s、2p 或 3d 軌道，設定顯示的點數，旋轉視圖，並切換相位顏色、節點和剖面。讀數顯示量子數、節點數、平均半徑和能量。此模擬有助教師解釋電子是概率雲而非軌道，以及軌道形狀與量子數的關係。

學生可以探索什麼

  • 比較 1s 和 2s 軌道，並在讀數中數出「節點」數目。
  • 選擇 2p，並開啟「顯示相位顏色」，觀察兩個分別以藍色和橙色表示的瓣。
  • 切換至 3d，並在面板中閱讀其「量子數」和「能量」。
  • 開啟「剖面」，觀察雲的內部，並找出點最密集的位置。
  • 把「點數」提高至 6000，使形狀更清晰，然後再降低，看看取樣可以有多稀疏。

學習目標

  1. 1解釋軌道是概率區域，而不是固定的路徑。
  2. 2辨認 s、p 和 d 軌道的形狀。
  3. 3把量子數 n 和 l 與軌道的大小、形狀及節點聯繫起來。
  4. 4描述節點和相位如何在軌道中呈現。

教師常問的問題

這個模擬是免費的嗎？

是。它可在任何現代瀏覽器上免費使用，包括平板電腦和互動式電子白板，無需註冊。

電子是否真的像行星一樣繞核運行？

不是。量子力學只給出電子在每個位置出現的概率。點表示電子可能所在的位置，點越密集代表概率越高。

藍色和橙色代表什麼？

它們表示波函數的正負號，即相位。正負號相反的區域以節點分隔，而電子在節點處永遠不會出現。當軌道結合形成化學鍵時，相位便十分重要。

我如何在課堂上使用？

從下拉式選單選擇一個軌道，然後使用「點數」、「旋轉」和切換控制項。拖曳以旋轉點雲，並閱讀每個軌道的量子數和節點數目。

嵌入這個模擬實驗

免費嵌入你的學習平台、網誌或班級網頁。

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