- •1.1. Модель Резерфорда
- •1.2. Линейчатый спектр атома водорода
- •1.3. Постулаты Бора
- •1.4. Опыт Франка и Герца
- •1.5. Спектр атома водорода по Бору
- •2. Волновые свойства микрочастиц
- •3. Уравнение Шредингера
- •3.1. Волновая функция
- •3.2. Временное уравнение Шредингера
- •3.3. Движение свободной частицы
- •3.4. Движение частицы в одномерной прямоугольной потенциальной яме.
- •3.6. Уравнение Шредингера для потенциального барьера. Туннельный эффект.
- •3.7. Уравнение Шредингера для атома водорода в основном состоянии.
- •3.8. Решение уравнения Шредингера для н-подобных атомов
- •3.9. Пространственное распределение электрона в н
- •3.10. Спин электрона. Спиновое квантовое число
- •3.11 Распределение электронов в атоме по состояниям
- •3.12. Периодическая система элементов Менделеева
- •3.13. Рентгеновский спектр.
- •4.1. Физическая природа химической связи.
- •4.2. Типы химических связей
- •4.3. Понятие об энергетических уровнях молекул
- •4.4. Колебательный и вращательный спектр
- •5. Элементы квантовой электроники
- •5.1. Спонтанное и вынужденное излучение
- •5.2. Принцип работы оптического квантового генератора. (окг или лазера).
- •5.3. Свойства лазерного излучения.
- •6. Элементы физики твёрдого тела
- •6.1. Зонная теория кристалла
- •6.2. Теплоёмкость кристалла
- •6.3. Элементы квантовой статистики
- •6.4 Электропроводность металлов.
- •6.5 Полупроводники
- •7. Физика ядра элементарных частиц.
- •7.1. Основные свойства и строение ядра.
- •7.2. Ядерные силы
- •7.3. Модель ядра
- •7.4 Энергия связи ядра
- •7.5. Естественная радиоактивность
- •7.6 Закон радиоактивного распада
- •7.7. Правила смещения
- •7.8. -Распад.
- •7.9. -Распад
- •7.10 Γ-излучение
- •7.11 Ядерные реакции
- •7.12 Реакция деления ядра
- •7.13 Цепная реакция деления
- •7.14 Термоядерные реакции синтеза легких ядер
- •7.15 Элементарные частицы
- •7.16 Кварк
- •7.17 Космическое излучение.
3.9. Пространственное распределение электрона в н
Вероятность обнаружить электрон в различных областях атома различна. Электрон при своем движении размазан по всему объему атома, образуя электронное облако, плотность которого определяется вероятностью нахождения электрона. n и l определяют размер и форму электронного облака, а число me характеризует ориентацию электронного облака в пространстве.
l=0 – s-состояние, l=1 – p-состояние, l=2 – d-состояние, l=3 – f-состояние.
Рис.21.
3.10. Спин электрона. Спиновое квантовое число
В 1922 Штерн и Гирло обнаружили, что узкий пучок атома водорода в s-состоянии (l=0) в неоднородном МП расщепляется на 2 пучка. L= ħ√(l(l+1))=0 l=0. Уленбек и Гауреллий предположили, что электрон обладает собственным орбитальным механическим моментом импульса – спином, который является квантовой величиной, Ls, s – спиновое квантовое число Ls= ħ√((s(s+1)).
Проекция Lsz также является квантовой величиной = ħms, ms – магнитное спиновое число = ±1/2.
3.11 Распределение электронов в атоме по состояниям
Состояние электрона в атоме определяется наличием 4-х квантовых чисел: n, l, ml, ms. Распределение электронов подчиняется принципу Паула: в одном и том же атоме не может быть больше одного электрона с одинаковым набором четырех квантовых чисел. z(n, l, ml, ms)=0 или 1. Максимальное число электронов, находящихся в состоянии z(n)=2Σ(от l=0 до n-1)(2l+1)=2n2. Совокупность электронов, имеющих одно n, называют электронной оболочкой. В каждой из оболочек электроны распределены по подоболочкам, соответствующих данному l (n подоболочек всего). Количество электронов в подоболочке равно 2(2l+1). z(n)=2n², z(l)=2(2l+1).
n |
1 |
2 |
3 | |||
символ оболочки |
K |
L |
M | |||
z(n) |
2 |
8 |
18 | |||
l |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
2 |
символ подоболочки |
1s |
2s |
2p |
3s |
3p |
3d |
z(l) |
2 |
2 |
6 |
2 |
6 |
10 |
3.12. Периодическая система элементов Менделеева
1) порядковый номер Z в таблице определяет число протонов в ядре и число е в элек. оболочке атома. Массовое число А определяет сумму протонов и нейтронов. N=A-Z – число нейтронов.
2) система является фунд. законом природы.
3) система позволила предсказать элементы неизвестные Менделееву: Ga, Ge,…
4) с помощью таблицы удалось уточнить атомный вес некот. элементов: Be,U.
5) кажд. последующий элемент в таблице образован из предыдущего путём добавления к нему е.
6) химические свойства атомов определяются количеством внеш. е, входящих в состав атома наиб. удалённых от ядра.
В таблице периодически изменяются атомные объёмы и ионизационные потенциалы. Атомы имеющие s и р оболочки являются наиболее устойчивыми и хим. инертными. He, Ar, Ne, Kr, Xe, Rn и образуют группу инертных газов.
3.13. Рентгеновский спектр.
Осн. источником рент. излучения является рент. трубка, в которой ускоренно движущиеся е ударяются об анод и вызывают рент. излучение. Рент. спектр состоит из сплошного спектра, ограниченного со стороны коротких длин волн и линейчатого спектра.
Рис. 25
Свойства спектра:
1) Характер сплошного спектра не зависит от природы материала анода, а опред. только энергией бомбардирующих е.
2) Сплошной спектр со стороны коротких длин волн ограничен коротковолновой границей λ=λmin. |e|U= hC/λmin. - величина
3) При большой энергии е появляется линейчатый спектр, определяемый материалом анода и называемый характеристическим линейчатым спектром. Этот спектр состоит из неск. серий K,L,M,N,… Каждая серия сост. из неск. линий, которые обозн. ,, и расп. В порядке убывания длины волны.
4) Механизмы возникновения рентгеновских серий.
Рис. 22
Пусть бомбардирующий е выбивает с k-й оболочки атома материала анода 1 е. Тогда возм. переходы из N,M,L оболочки в К-ю оболочку. λ<λ<λ. Линии ,, в каждой серии могут иметь структуру. Поскольку уровни определённые кв. числом n могут расщепляться на число подуровней определённых орбит. кв. числом l и магн. спиновым числом ms.
5) Колич. Закономерности длин волн рент. спектра были установлены в 1913г. Мозли. 1/λ= R(Z-)2(1/n2-1/m2) – закон Мозли, где n – номер серии, m=n+1, - постоянная экранирования. Смысл закл. в т.ч. на е, совершающий переход, действует не весь заряд Z|e|, а часть заряда ослабленного экранирующим действием окружающих данный е зарядов. Для К линии (для легких элементов) =11/λ= R(Z-1)2(1/n2-1/m2).
. Молекулы.
Молекула – наим. частица вещества образ. одинаковыми или различ. атомами соед-ми м/у собой хим. связями.