Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Квантови числа и техните физически смисъл

Тъй като решението на уравнението на Шрьодингер за водородния атом, на квантово състояние на електрона в този атом (може да се каже, и на квантово състояние на атома) е напълно определя от три квантови числа. Всяка от квантови числа приема само целочислени стойности и определя, че се прогнозира чрез измерване на резултатите от основните физични величини в дадена квантово състояние на атома.

1. главно квантово число на , Това квантово число заема стойности

и определя общата енергия на електрона във всеки квантово състояние,

Може да се отбележи, че тези енергийни стойности са собствените стойности на Hamiltonian в уравнението на Шрьодингер водороден атом. Ето защо, в свързано състояние на електрона в атома на водорода има дискретен енергиен спектър, който се намира в негативен диапазон и с точка на клъстер ,

2. Orbital (азимута) квантово число , На квантови състояния с дадена стойност на главно квантово число азимут квантово число може да има следните стойности:

,

Стационарен вълновата функция Описвайки различните квантови състояния на атома, са eigenfunctions на оператора не е само общата енергия Но също така на оператора на квадрата на ъглов момент и

,

Следователно, във всеки квантово състояние на атома има определена стойност на квадрата на ъглов момент, и орбиталната модул на ъглов момент на електрон движи в един атом е еднозначно определена от орбитален квантово число:

Нека да анализираме тази формула квантуването на ъглов момент. сравнявайки го с условието квантуването на ъглов момент на движещ се електрон в теория на Бор (постулат трети Бор). Може да се отбележи, че тези условия не са еднакви. Това не е само за разлика от цифровите стойности, изчислени от тези формули. Основната разлика между тези отношения е, че в квантовата механика са възможни състояния на атома с нула ъглов момент. във всички -states и особено, главно -държава когато С формула получавам ,

В класическия описанието на движението на електрона в атома на определена траектория (орбита) във всяка държава, на атома трябва да има ненулева ъглов момент.

Опитът потвърждава съществуването на квантовите състояния на атома с нула ъглов момент. Следователно, опитът показва, че само отхвърляне на класическия начин за описване на траекторията на електрона в атома позволява да се изчисли и прогнозиране на свойствата на атома. The вероятностен метод за описване на движението на частици в квантовата механика е единственият правилен начин да се опише свойствата на атомните системи - това е заключението на съвременната физика.



Тъй движи около ядрото на електрон е заредена частица, като причинява движение по време на затворена ток в атом, който може да се характеризира с орбитален магнитния момент ,

На теория Бор по отношение на позицията на класическата теория се счита от кръговото движение на радиуса на електрон орбита при скорост , Стойността на орбиталната механична момента е , Ако времето за пълен оборот на електрона T, такова движение съответства на текущата затворена

,

която може да се характеризира с големината на магнитния момент

,

Контакт механични и магнитни моменти по този начин определят от жиромагнитен коефициент

След зареждането на електрони е отрицателен, тогава посоката на орбитално движение на магнитния момент обратна на посоката на механична ъглов момент вектор (Фиг. 1).

Фиг.1.

Така че, в който и да е квантово състояние на атома на водорода има не само механичен момент Но също магнитен момент.

Тук универсална константа

служи като единица за измерване на магнитните моменти на атома се нарича Магнетон на Бор.

Ако атом се движи от едно квантово състояние към друго с емисии (усвояване) на фотон от радиация, може да има само тези преходи за които орбиталната квантовата броя промени по един. Това правило, според което оптични преходи Тя се нарича правило избор. Наличието на такива правила за подбор се дължи на факта, че електромагнитната радиация (фотони) носи или носи не само Спектър на енергия, но също така добре дефинирана скорост, промяна орбитален квантовата номер за електрон е винаги един.

3. магнитно квантово номер , В квантово състояние с дадена стойност на орбиталното квантово число Магнитно квантово число може да отнеме стойности на няколко различни

,

Физическият смисъл на магнитно квантово число следва от факта, че вълновата функция Описвайки квантово състояние на електрона в атома на водорода, това е eigenfunction на проекцията на ъглов момент и

,

Ето защо, от общите принципи на квантовата механика предполага, че проекцията на ъглов момент на електрона в избраната посока в пространството може да са само определени стойности, равни на

посока в пространството нормално разпределени от външното поле (например, електрически или магнитни), в които атом.

Тъй квантуване проекция формула механичен момент отговаря на много специфични области на ориентация в пространството на вектор (Фиг. 2), след това с формула обикновено се нарича място квантуване формула.

От гледна точка на класическите представи за електронна орбита, като се вземе предвид, перпендикулярни вектора до орбиталната равнина, съотношението Той определя възможно дискретни подреждането на електронни орбити в пространството по отношение на външното поле.

Фиг.2.

Посоченият по-горе връзката на механични и магнитни моменти на атомите позволява като се вземат предвид пиша за определяне на възможните стойности на магнитния момент на проекцията на атом на предпочитана посока :

в зависимост от стойността на магнитното квантовата броя ,

4. Завърти електрон.

От квантовата теория предполага, че поради симетрията на електронни "облачни" механични и магнитни моменти на атомите в земята, спокоен глас държавата, са равни на нула. Ето защо, ако опитът на Stern - Герлах осигури условията, при които една атомна лъч ще се движат спокоен глас атоми, като атомно светлини не трябва да бъде разделена от магнитно поле. Поради това, на стъклена пластина, щяхме да видим в центъра на тясна ивица на огледалото.

Въпреки това, експериментът не потвърди това заключение на квантовата теория. Сребърни атоми спокоен глас лъч разделен на две греди, които се пръскат върху стъклена пластина, две тесни огледални ленти симетрично изместен нагоре и надолу. Измерване възможно тези промени, за да се определи магнитния момент на спокоен глас атом на сребро. Неговата проекция в посоката на магнитното поле е установено, че или ,

Това противоречие на квантовата теория и опита не само е бил открит по това време в различни експерименти. Всички тези трудности бяха преодолени от квантовата теория, когато през 1925 г. и S.Gaudsmit Dzh.Ulenbek представи смели теория, че самата електрона е носител на "собствени" механичните и магнитни моменти, които не са свързани с движението на електрона в пространството. Тази хипотеза се нарича хипотезата на електронен спин.

Първоначално се предполага, че се дължи на въртене на въртене на електрон около оста си. Въпреки това, този модел на въртящ се зареден топка е несъстоятелно. На първо място, изчисляване показва, че не е приемливо (т.е. по-малко от скоростта на светлината) скорост не могат да предизвикат въртене на електрон магнитния момент, равна по размер на магнетон Бор. Освен това, стойността на жиромагнитен коефициент на вътрешни магнитни и механични моменти изчислено за модела на предене електрон, е два пъти по-ниска от тази, получена по време на експериментите.

електрон модел, въртящ се около оста си, Земята се върти, движещи се в близост-слънчева орбита, в момента може да се използва само, когато популярната представяне на свойствата на атома.

Завърти електрон не е класически аналогов. Той се характеризира с вътрешно свойство на квантовите частици, свързани с наличието на допълнителна й степен на свобода. Количествено характеризиране на тази степен на свобода - спин Това е електрон на същата величина като, например, неговата маса и заплащане ,

В координация на теория и експеримент, Гудсмит и Uhlenbeck, по аналогия с орбитален ъглов импулси, предполага, че стойността на собствените си механични и магнитен момент на електрона се определя от формулите

Прогнозите на собствените си моменти в предпочитаната посока по такъв теория се определя от броя на спин квантовата , по този начин

Величината на въртене моменти на електрона е постоянна и с допълнителна степен на свобода на електрон обвързана проекции на тези точки, които се определят от броя на спин квантовата и като две стойности. Такива две квантови състояния обикновено са посочени като държави с спин нагоре или надолу , Следователно, определянето на квантово състояние на електрон във всяка система трябва също така да определите ориентацията на спина.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Квантови числа и техните физически смисъл

; Дата: 01.13.2014; ; Прегледи: 1399; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



ailback.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.102.9.22
Page генерирана за: 0.05 секунди.