- •Лекция 13 Элементы современной физики атомов и молекул Вопросы
- •Квантовомеханическое описание состояния электрона в атоме. Принцип Паули. Структура электронных оболочек атома.
- •Периодическая система элементов Менделеева.
- •3. Вынужденное излучение. Лазеры.
- •1. Квантовомеханическое описание состояния электрона в атоме. Принцип Паули. Структура электронных оболочек атома
- •Главное квантовое число n определяет энергетические уровни электрона в атоме и принимает любые целочисленные значения, начиная с 1:
- •Орбитальное квантовое число l определяет уровни момента импульса, которые при заданном n принимают значения
- •3. Магнитное квантовое число ml определяет проекцию момента импульса электрона на заданное направление
- •Принцип неразличимости (тождественности) частиц
- •Принцип Паули (1925 г.)
- •2. Периодическая система элементов Менделеева
- •3. Вынужденное излучение. Лазеры
Лекция 13 Элементы современной физики атомов и молекул Вопросы
Квантовомеханическое описание состояния электрона в атоме. Принцип Паули. Структура электронных оболочек атома.
Периодическая система элементов Менделеева.
3. Вынужденное излучение. Лазеры.
1. Квантовомеханическое описание состояния электрона в атоме. Принцип Паули. Структура электронных оболочек атома
. (1)
Состояние электрона описывается волновой функцией, удовлетворяющей уравнению Шрёдингера
. (2)
Это уравнение имеет решения при собственных значениях энергии
, ( ) , (3)
Е1 основная энергия; Е2, Е3, … возбужденные энергии; при n E = 0; при E>0 движения электрона свободные, что соответствует ионизированному газу.
Собственная функция определяется четырьмя квантовыми числами.
Главное квантовое число n определяет энергетические уровни электрона в атоме и принимает любые целочисленные значения, начиная с 1:
n = 1, 2, 3, … .
Номер орбиты n |
1 |
2 |
3 |
4 |
Обозначение орбиты |
K |
L |
M |
N |
Орбитальное квантовое число l определяет уровни момента импульса, которые при заданном n принимают значения
, l = 0, 1, …, n1 (4)
Номер l |
0 |
1 |
2 |
3 |
Обозначение состояния электрона |
s |
p |
d |
f |
Орбитальное квантовое число введено после опытов немецкого теоретика Арнольда Зоммерфельда, который при исследовании спектров испускания щелочных металлов обнаружены линии, которые не позволяла рассчитать теория Бора.
3. Магнитное квантовое число ml определяет проекцию момента импульса электрона на заданное направление
. (5)
4. Магнитное спиновое квантовое число ms характеризует направление собственного вращения электрона.
. (6)
Магнитное спиновое квантовое число введено после опытов Штерна и Герлаха в 1922 г. Они обнаружили расщепление пучка энергии атома водорода в s-состоянии в неоднородном магнитном поле на два пучка. Спин собственный момент импульса электрона.
Итак, состояние электрона определяют четыре квантовых числа:
главное n, n = 1 (K), 2(L), 3(M), 4(N),…;
орбитальное l, l = 0(s), 1(p), 2(d), 3(f),…, n1;
магнитное ml, ml = l, …, 1, 0, +1, …, +l;
магнитное спиновое ms, ms= +1/2, 1/2.
Совокупность электронов в многоэлектронном атоме, имеющих одно и то же главное квантовое число n, называют электронной оболочкой. В каждой оболочке имеются подоболочки соответственно l.