轨道、壳层、能级是什么关系?电子的轨道、壳层和能级,这三个概念分开来我都能理解,但我不明白它们到底是什么关系,到底谁包括谁.另：1、电子的能级迁跃是发生在轨道之间还是壳层之间?

Question

轨道、壳层、能级是什么关系?
电子的轨道、壳层和能级,这三个概念分开来我都能理解,但我不明白它们到底是什么关系,到底谁包括谁.
另：
1、电子的能级迁跃是发生在轨道之间还是壳层之间?
2、电子的能级是由它所在的能级或壳层（到底哪一个我就不清楚了）决定的,但我还听说原子和分子也有能级,那它们的能级又是谁决定的?

Answer 1

在原子物理中,轨道和壳层基本上算是同一个概念.轨道是借用经典物理的概念：经典物理认为电子绕核运动如同行星绕日运动,所以电子应有一个“轨道”,但事实上由于不确定原理（又称测不准原理）,微观世界中的轨道是无法严格界定的,因而轨道的概念也就没有多少确切的意义.壳层也是一个粗略的概念,也没有严格的意义：它只大略地说明电子在核外的运动就像分布在一层层的壳上（不过,下面将看到,当把壳层与量子数联系起来时,壳层的意义会变得比较明确）.与壳层类似的概念还有“电子云”.
真正严格的概念是核外电子的波函数,只有它才细致地描述了电子在核外运动分布的情况.波函数是一个复杂的多元函数,它的自变量有3个空间坐标（通常用球坐标：电子离核的距离r以及方位角φ、极角θ）、还有5个量子数（主量子数n、轨道角动量对应的角量子数l、轨道角动量在极轴投影所对应的磁量子数ml、电子自旋角动量对应的量子数s、电子自旋角动量在极轴投影所对应的量子数ms）.5个量子数都是分立的、不连续的,而且彼此之间有一定的关系.这5个数的任一种组合都对应着形式不同的关于r、φ、θ的一个函数,这个函数所对应的一种电子运动的空间分布（这称为一个量子态,而且是一个定态——它所描述的电子的概率分布是不随时间而改变的）其实就是一个“轨道”或一个“壳层”或“亚壳层”或一个“电子云”.简言之,电子绕核运动的一种分布或说一个量子态就是一个轨道或一个壳层.
电子的每一种运动分布都对应着电子总能量的一个确定的数值,此即能级.那5个量子数的组合决定了能级的大小,但能级有简并——某些量子数不同时能级却也一样.对于最简单的氢原子,其能级基本上只与n有关,而与其它4个量子数无关；稍复杂的原子就开始与l也有关了；更复杂的与所有量子数都有关.通常用n来标志不同的壳层,用l来标志不同的亚壳层.没有亚亚壳层的提法,不然也可类似地用其他量子数来标志.
电子的能级迁跃是发生在不同种的运动分布之间.
原子的能级就是其中电子的能级,只是要涉及多个电子的能级,不过,通常因为只有最外层电子参与跃迁,所以,一般原子能级就只与这少数几个电子的能级有关.
分子的能级主要也是其中的电子的能级,还有分子中各原子核相对运动所对应的振动能级,以及分子整体转动所对应的转动能级.