Реферат
тема: Фізика атомів і молекул
Москва +2014
Зміст
Введення
. Принципи симетрії хвильових функцій
. Принцип Паулі
. Орбіталі і оболонки
. Періодична система елементів Менделєєва
. Рентгенівські спектри
. Вимушене випромінювання
. Лазери
. Основні формули фізики атомів і молекул
Список використаної літератури та джерел
Введення
Періодична система елементів Менделєєва була отримана на підставі аналізу властивостей хімічних елементів. При створенні цієї системи вона не мала під собою серйозних фізичних обгрунтувань. Тільки в рамках квантової механіки вдалося описати періодичність властивостей хімічних елементів і створити базу для пояснення фізичних і хімічних властивостей атомів і молекул. Одним з основних інструментів для опису властивостей атомів і молекул є рівняння Шредінгера.
При описі атомів і молекул важливу роль відіграє поняття спина електрона. Це чисто квантове поняття, яке має аналога в класичній фізиці. У цій главі з позицій квантової механіки розглянемо найпростіші властивості атомів і молекул, структуру періодичної таблиці Менделєєва і різні питання, пов'язані з випромінюванням атомів і молекул.
1. Принципи симетрії хвильових функцій
Для вивчення магнітних моментів атомів Штерн і Герлах пропускали потік атомів через сильне неоднорідне поле. Атоми, що володіють власним магнітним моментом, в такому полі повинні були відхилятися, і по величині відхилення можна оцінити величину магнітного моменту. Сила, що діє на атом, визначається формулою
,
де - власний магнітний момент атома, - кут між векторами і В. Схема досвіду Штерна і Герлаха показана нижче.
Передбачалося, що вектори магнітних моментів атомів розподілені хаотично по всіх напрямах. У цьому випадку на екрані, де розташовувалася фотоплівка, повинен спостерігатися безперервний спектр розподілу атомів. Результати дослідів виявилися несподіваними. Замість безперервного спектру вийшли окремі лінії - спектр виявився дискретним. При цьому для різних елементів розподіл інтенсивностей атомів виявилося різним.
Помістивши пучок атомів водню в s - стані, коли орбітальний магнітний момент атома дорівнює нулю, в магнітне поле, Штерн і Герлах помітили, що пучок розщеплюється на два пучка. Це можна пояснити тільки тим, що електрон володіє власним магнітним моментом. Вчені прийшли до висновку, що електрон володіє також власним механічним моментом і має властивості дзиги.
Спіном називають власний механічний момент імпульсу, не пов'язаний з рухом електрона в просторі. Власний момент імпульсу - величина постійна для всіх електронів. Це внутрішня характеристика електрона, аналогічна масі або заряду. Спін електрона - чисто квантова величина, у неї немає аналога в класичній механіці. Спочатку вважали, що спін виникає через обертання електрона навколо своєї осі, але пізніше від такого трактування відмовилися, тому вона приводила до нерозв'язних суперечностей.
За законами квантової механіки спін квантуется та приймає значення
,
де s - спінове квантове число. З'ясувалося, що для електрона s= 1/2. Проекція спина на напрямок магнітного поля також квантуется і визначається виразом
,
де m s - магнітне спінове квантове число. Для електрона m s =1/2. На малюнках спін електрона символічно зображують стрілкою.
З механічним моментом імпульсу пов'язаний магнітний момент, який визначається співвідношенням
.
Пізніше з'ясувалося, що всі елементарні частинки мають спіном, причому поведінка частинок, особливо в колективах, часто визначається величиною спина. Поява спина з рівняння Шредінгера не випливає. Облік релятивістських ефектів призводить до заміни рівняння Шредінгера рівнянням Дірака. З рівняння Дірака випливає існування спина елементарних частинок і нові закони квантування для цих часток.
З урахуванням спина положення електрона в атомі характеризується вже не трьома, а чотирма квантовими числами:
головним n,
орбітальним l,
магнітним m l ,
магнітним спінові m s .
Залежно від величини спина елементарні частинки поділяють на ферміони і бозони.
ферміоном називаю...
