ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Принцип Паулі. Розподіл електронів в атомі за станами. Характерні квантові числа

Стан електрона в атомі однозначно визначається набором 4 квантових чисел:

головного п (п = 1, 2, 3...);

орбітального l (l = 0, 1, 2 ..., n – 1);

магнітного ml, (ml = – l, ..., – 1, 0 +1, ..., +l);

магнітного спіну mz(mz = + , – ).

Розподіл електронів в атомі підпорядковується принципу Паулі: в одному і тому ж самому атомі не може бути більше одного електрона з однаковим набором чотирьох квантових чисел n, l, ml i mz , тобто

або 1,

де – число електронів, що знаходяться в квантовому стані, який описується набором чотирьох квантових чисел: n, l, ml i mz . Отже, принцип Паулі стверджує, що два електрона, зв'язані в одному і тому ж самому атомі, розрізняються значеннями в крайньому разі одним квантовим числом.

Максимальне число електронів Z(n), які знаходяться в станах, що визначаються даним головним квантовим числом п, дорівнює:

.

Сукупність електронів в багатоелектронному атомі, що мають одне і те ж саме головне квантове число п, називається електронною оболонкою.

В кожній з оболонок електрони розподіляються по підоболонках, що відповідають даному l. Оскільки орбітальне квантове число приймає значення від 0 до n–1, число підоболонок дорівнює порядковому номеру п оболонки. Кількість електронів в підоболонці визначається магнітним і магнітним спіновим квантовими числами: максимальне число електронів в підоболонці з даним l дорівнює 2(2l + 1). Позначення оболонок, а також розподіл електронів по оболонках і підоболонках представлені в таблиці.

Таблиця

Головне квантове число n
Символ оболонки К L M N O
Максимальне число електронів в підоболонці          
Орбітальне квантове число l
Символ оболонки 1s 2s 2р 3s 3р 3d 4s 4р 4d 4f 5s 5р 5d 5f 5g
Максимальне число електронів в підоболонці

 


ЛЕКЦІЯ 24

Хвильові властивості мікрочастинок

 

1. Гіпотеза де Бройля про корпускулярно-хвильовий дуалізм властивостей речовини та її експериментальне підтвердження

Французький учений Луї де Бройль (1892 – 1987), усвідомлюючи існуючу в природі симетрію і розвиваючи уявлення про подвійну корпускулярно-хвильову природу світла, висунув в 1923 р. гіпотезу про універсальність корпускулярно-хвильового дуалізму.ДеБройль стверджував, що не тільки фотони, але і електрони і будь-які інші частинки матерії разом з корпускулярними (енергія Е і імпульс p) мають також хвильові характеристики (частота та довжина хвилі ). При цьому кількісні співвідношення, що зв'язують корпускулярні і хвильові властивості частинок, такі ж самі, як для фотонів:

, ,

де Дж·с – стала Планка.

Це співвідношення постулювалось де Бройлем не лише для фотонів, але і для інших мікрочастинок, зокрема для таких, які мають масу спокою.

Таким чином, будь-якій частинці, якій притаманний імпульс, зіставляють хвильовий процес з довжиною хвилі, яка визначається за формулою де Бройля:

.

Це співвідношення справедливе для будь-якої частинки з імпульсом .

Незабаром гіпотеза де Бройля була підтверджена експериментально: дослідами Девіссона і Джермера було доведено, що пучок електронів, розсіяний на просторових дифракційних гратках – кристалі нікелю, – дає дифракційну картину. Дифракційні максимуми відповідали формулі Вульфа – Бреггов, а бреггівська довжина хвилі виявилася однаковою з де бройлівською. Згодом було доведено, що хвильові властивості притаманні не лише потоку електронів, але і кожному електрону окремо. Дифракційна картина виявлена також для нейтронів і протонів.

На частинки речовини переноситься зв'язок між повною енергією частинки і частотою хвиль де Бройля

,

тобто це – універсальне співвідношення, яке справедливе як для фотонів, так і для будь-яких інших мікрочастинок. Його справедливість підтверджується узгодженістю з дослідом тих теоретичних результатів, які отримані в квантовій механіці, атомній і ядерній фізиці.

Експериментальний доказ наявності хвильових властивостей мікрочастинок дозволив зробити висновок, що перед нами універсальне явище, загальна властивість матерії.

Уявлення про подвійну корпускулярно-хвильову природу частинок речовини поглиблюється ще тим, що на частинки речовини переноситься зв'язок між повною енергією частинки і частотою хвиль де Бройля:

.

Це свідчить про те, що співвідношення між енергією і частотою в цій формулі має характер універсального співвідношення, справедливого як для фотонів, так і для будь-яких інших мікрочастинок.

Таким чином, всім мікрооб'єктам властиві і корпускулярні, і хвильові властивості; в той же час будь-яку з мікрочастинок не можна вважати ні частинкою, ні хвилею в класичному розумінні.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти