Физика конденсированного состояния. Движение электронов в атоме

Сентябрь 14, 2022

Главная
Физика
Физика конденсированного состояния. Движение электронов в атоме

Содержание

2. Движение электронов в атоме Все окружающие нас тела состоят из элементарных частиц (атомов) или из групп
3. 30.08.1871, Спринг Грув - 19.10.1937, Кембридж) – британский физик новозеландского происхождения. Известен как «отец» ядерной физикиИзвестен
4. 1911 г. Планетарная модель атома Проблема: электрон движется с ускорением следовательно, излучает, следовательно, теряет энергию следовательно,
5. Спектр излучения атома водорода
6. Каждый атом или молекула может находиться в том или другом энергетическом состоянии. Иначе говоря, их внутренняя
7. Взаимодействие частиц в квантовой механике характеризуют потенциальной энергией, формула которой заимствуется из классической механики. Например, потенциальная
8. Постулаты Бора Нильс Хе́нрик Дави́д Бор (дат. Niels Henrik David Bohr; 7.10; 7.10 1885; 7.10 1885,
9. Постулаты Бора 1. Электрон в атоме может двигаться только по определенным стационарным орбитам, каждой из которых
10. Постулаты Бора
11. Постулаты Бора 2. Разрешенными стационарными орбитами являются только те, для которых угловой момент импульса L электрона
12. Постулаты Бора 3. Излучение или поглощение кванта излучения происходит при переходе атома из одного стационарного состояния
13. Постулаты Бора Распределение электронной плотности показывает, в каких областях вокруг атома электрон пребывает преимущественно, то есть
14. Квантование энергии атома Запишем условие вращения электрона массы по круговой орбите радиуса r под действием кулоновской
15. Квантование энергии атома Решая эту систему уравнений, находим для радиусов стационарных орбит электрона в атоме водорода
16. Квантование энергии атома Вводя в качестве универсальной константы теории боровский радиус =0,529∙10-10 м как радиус первой
17. Квантование энергии атома Для скорости электрона на n-ой стационарной орбите получаем значение Полная энергия электрона, движущегося
18. Квантование энергии атома и потенциальной энергии кулоновского взаимодействия электрона с ядром эВ
19. Квантование энергии атома Полная энергия электрона в атоме оказалась отрицательной, так как отрицательна потенциальная электростатическая энергия
20. Квантование энергии атома Для описания атома используют квантовые числа – энергетические параметры, определяющие состояние электрона и
21. Главное квантовое число n может принимать любые целые положительные значения от 1 до ∞. Оно определяет
22. С увеличением n расстояние между энергетическими уровнями и энергия связи электронов с ядрами уменьшается, значение энергетического
23. Спектр излучения атома водорода
24. Орбитальное квантовое число l определяет форму орбитали. Значение орбитального числа l=(n-1)=0,1,2,3...(n-1). Также вводят буквенные обозначения: 0-s,
26. Число орбиталей на энергетических подуровнях Орбитали с l = 0 называются s-орбиталями, l = 1 –
27. Каждому уровню энергии соответствует стоячая электронная волна, электрон колеблется вокруг и возле атомов и образует как
28. Условное изображение облаков электронной плотности для разных состояний электрона в атоме водорода
29. Магнитное квантовое число характеризует величину магнитного поля, создаваемого при вращении электрона вокруг ядра. Поэтому значение магнитного
30. Магнитное квантовое число характеризует величину магнитного поля, создаваемого при вращении электрона вокруг ядра. Поэтому значение магнитного
31. Спиновое квантовое число s Электрон помимо координат и импульса характеризуется вектором спина, спин, подобно заряду, –
32. В том же 1925 г. голландец Ральф Кронинг и независимо Джордж Уленбек и Самюэль Гаудсмит предположили,
33. Спин – это одно из проявлений принципа тождественности частиц, который применительно к электронам звучит так: все
35. Скачать презентацию

Слайд 2

Движение электронов в атоме
Все окружающие нас тела состоят из элементарных

частиц (атомов) или из групп определенным образом объединенных атомов (молекул). Любая молекула состоит из совокупности электронов и атомных ядер, движение и взаимное расположение которых определяют значение внутренней энергии молекулы

Слайд 3

30.08.1871, Спринг Грув - 19.10.1937, Кембридж) – британский физик новозеландского происхождения.
Известен

как «отец» ядерной физикиИзвестен как «отец» ядерной физики, создал планетарную модель атомаИзвестен как «отец» ядерной физики, создал планетарную модель атома. Лауреат Нобелевской премии по химииИзвестен как «отец» ядерной физики, создал планетарную модель атома. Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года.

Эрне́ст Ре́зерфорд
(англ. Ernest Rutherford)

Слайд 4

1911 г. Планетарная модель атома
Проблема: электрон движется с ускорением следовательно,

излучает, следовательно, теряет энергию следовательно, падает на ядро

Слайд 5

Спектр излучения атома водорода

Слайд 6

Каждый атом или молекула может находиться в том или другом энергетическом

состоянии. Иначе говоря, их внутренняя энергия квантована. Целью теории Бора было объяснить дискретные уровни энергии в атоме, иными словами, произвести квантование движения в атоме.
Для описания электронной системы, будь то атом, молекула или кристалл необходимо знать все её возможные квантовые состояния, характеризуемые энергетическим спектром системы (кристалла, атома). Если электронная система находится в равновесии и не подвергается никаким внешним воздействием, то находящиеся в ней электроны должны занимать состояния с минимальной энергией.

Слайд 7

Взаимодействие частиц в квантовой механике характеризуют потенциальной энергией, формула которой заимствуется

из классической механики. Например, потенциальная энергия заряженной частицы (например, электрона с зарядом минус q) в электрическом поле другой заряженной частицы (например, ядра атома водорода c зарядом плюс q) выражается формулой

Слайд 8

Постулаты Бора
Нильс Хе́нрик Дави́д Бор
(дат. Niels Henrik David Bohr; 7.10; 7.10 1885; 7.10 1885, Копенгаген;

7.10 1885, Копенгаген ‒ 18.11; 7.10 1885, Копенгаген ‒ 18.11 1962; 7.10 1885, Копенгаген ‒ 18.11 1962, Копенгаген) ‒ датский; 7.10 1885, Копенгаген ‒ 18.11 1962, Копенгаген) ‒ датский физик-теоретик.
Лауреат Нобелевской премии по физике Лауреат Нобелевской премии по физике (1922).
Был членом более чем 20 академий наук мира, в том числе
иностранным иностранным почётным членом АН СССР

Слайд 9

Постулаты Бора
1. Электрон в атоме может двигаться только по определенным стационарным

орбитам, каждой из которых можно приписать определенный номер n=1, 2, 3... Такое движение соответствует стационарному состоянию атома с неизменной полной энергией . Это означает, что движущийся по стационарной замкнутой орбите электрон, вопреки законам классической электродинамики, не излучает энергии. Стационарное состояние характеризуется определенной энергией и распределением электронной плотности. Совокупность энергий стационарных состояний образует энергетический спектр электрона в атоме

Слайд 10

Постулаты Бора

Слайд 11

Постулаты Бора
2. Разрешенными стационарными орбитами являются только те, для которых угловой

момент импульса L электрона равен целому кратному величины постоянной Планка . Поэтому для n-ой стационарной орбиты выполняется условие квантования
= 1,054·10-34 Дж с – приведенная постоянная Планка или постоянная Дирака.

Слайд 12

Постулаты Бора
3. Излучение или поглощение кванта излучения происходит при переходе атома

из одного стационарного состояния в другое. При этом частота излучения атома определяется разностью энергий атома в двух стационарных состояниях, так что

Слайд 13

Постулаты Бора
Распределение электронной плотности показывает, в каких областях вокруг атома электрон

пребывает преимущественно, то есть с вероятностью, близкой к 1. Излучение или поглощение энергии атомом происходит при переходе его из одного стационарного состояния в другое.

Слайд 14

Квантование энергии атома
Запишем условие вращения электрона массы по круговой орбите радиуса

r под действием кулоновской силы со стороны ядра и формулу Бора квантования момента импульса электрона:

Слайд 15

Квантование энергии атома
Решая эту систему уравнений, находим для радиусов стационарных орбит

электрона в атоме водорода следующее выражение

Слайд 16

Квантование энергии атома
Вводя в качестве универсальной константы теории боровский радиус
=0,529∙10-10 м
как

радиус первой стационарной орбиты электрона в атоме водорода, запишем формулу в виде

Слайд 17

Квантование энергии атома
Для скорости электрона на n-ой стационарной орбите получаем значение

Полная энергия электрона, движущегося по n -ой стационарной орбите, складывается из его кинетической энергии

Слайд 18

Квантование энергии атома
и потенциальной энергии кулоновского взаимодействия электрона с ядром
эВ

Слайд 19

Квантование энергии атома
Полная энергия электрона в атоме оказалась отрицательной, так как

отрицательна потенциальная электростатическая энергия взаимодействия электрона с ядром. С ростом номера орбиты полная энергия электрона в атоме возрастает. При этом номер орбиты является квантовым числом в такой теории

Слайд 20

Квантование энергии атома
Для описания атома используют квантовые числа – энергетические параметры, определяющие

состояние электрона и тип атомной орбитали, на которой он находится

Слайд 21

Главное квантовое число n может принимать любые целые положительные значения от

1 до ∞. Оно определяет величину энергии

(1)

Здесь Z – порядковый номер элемента в таблице
Д.И. Менделеева.

эВ

Слайд 22

С увеличением n расстояние между энергетическими уровнями и энергия связи электронов

с ядрами уменьшается, значение энергетического зазора между уровнями падает.
Согласно (1), энергия электрона, находящегося в связанном состоянии (например, энергия электрона атома любого вещества), может принимать лишь некоторые дискретные значения, а все остальные значения невозможны или, как принято говорить, запрещены.

Слайд 23

Спектр излучения атома водорода

Слайд 24

Орбитальное квантовое число l
определяет форму орбитали. Значение орбитального числа l=(n-1)=0,1,2,3...(n-1).
Также

вводят буквенные обозначения: 0-s, 1-p, 2-d, 3-f.

Слайд 25

Слайд 26

Число орбиталей на энергетических подуровнях
Орбитали с l = 0 называются s-орбиталями,
l = 1 – р-орбиталями (3

типа, отличающихся магнитным квантовым числом m),
l = 2 – d-орбиталями (5 типов),
l = 3 – f-орбиталями (7 типов)

Слайд 27

Каждому уровню энергии соответствует стоячая электронная волна, электрон колеблется вокруг и

возле атомов и образует как бы облако электронной плотности. Плотность этого облака показывает вероятность обнаружения электрона в той или иной области пространства или долю времени, которую электрон проводит в той или иной области.

Слайд 28

Условное изображение облаков электронной плотности для разных состояний электрона в атоме

водорода

Слайд 29

Магнитное квантовое число
характеризует величину магнитного поля, создаваемого при вращении электрона

вокруг ядра. Поэтому значение магнитного квантового числа m связано со значением орбитального квантового числа и изменяется от –l до + l, а всего число может принимать (2l+1) значение, включая нулевое.
Например, для l = 2: m = -2, -1, 0, 1, 2.

Слайд 30

Магнитное квантовое число
характеризует величину магнитного поля, создаваемого при вращении электрона

Слайд 31

Спиновое квантовое число s
Электрон помимо координат и импульса характеризуется вектором спина,

спин, подобно заряду, – внутренняя характеристика электрона, в классической теории аналогичного понятия быть не может. Спиновое число s =+½.

Внутренний момент импульса, связанный с этим вращением, назвали спином (от англ. spin – вращение), а момент, связанный с вращением вокруг ядра – орбитальным моментом.

Слайд 32

В том же 1925 г. голландец Ральф Кронинг и независимо Джордж

Уленбек и Самюэль Гаудсмит предположили, что электрон вращается вокруг собственной оси.

Слайд 33

Спин – это одно из проявлений принципа тождественности частиц, который применительно

к электронам звучит так:
все электроны Вселенной неразличимы.

Электроны, как и фотоны,
можно изучать лишь в совокупности.

Физика конденсированного состояния. Движение электронов в атоме

Содержание

Движение электронов в атоме Все окружающие нас тела состоят из элементарных

30.08.1871, Спринг Грув - 19.10.1937, Кембридж) – британский физик новозеландского происхождения.Известен

1911 г. Планетарная модель атома Проблема: электрон движется с ускорением следовательно,

Спектр излучения атома водорода

Каждый атом или молекула может находиться в том или другом энергетическом

Взаимодействие частиц в квантовой механике характеризуют потенциальной энергией, формула которой заимствуется

Постулаты БораНильс Хе́нрик Дави́д Бор (дат. Niels Henrik David Bohr; 7.10; 7.10 1885; 7.10 1885, Копенгаген;

Постулаты Бора1. Электрон в атоме может двигаться только по определенным стационарным

Постулаты Бора

Постулаты Бора2. Разрешенными стационарными орбитами являются только те, для которых угловой

Постулаты Бора3. Излучение или поглощение кванта излучения происходит при переходе атома

Постулаты БораРаспределение электронной плотности показывает, в каких областях вокруг атома электрон

Квантование энергии атомаЗапишем условие вращения электрона массы по круговой орбите радиуса

Квантование энергии атомаРешая эту систему уравнений, находим для радиусов стационарных орбит

Квантование энергии атомаВводя в качестве универсальной константы теории боровский радиус=0,529∙10-10 м как

Квантование энергии атомаДля скорости электрона на n-ой стационарной орбите получаем значение

Квантование энергии атомаи потенциальной энергии кулоновского взаимодействия электрона с ядром эВ

Квантование энергии атомаПолная энергия электрона в атоме оказалась отрицательной, так как

Квантование энергии атомаДля описания атома используют квантовые числа – энергетические параметры, определяющие

Главное квантовое число n может принимать любые целые положительные значения от

С увеличением n расстояние между энергетическими уровнями и энергия связи электронов

Спектр излучения атома водорода

Орбитальное квантовое число lопределяет форму орбитали. Значение орбитального числа l=(n-1)=0,1,2,3...(n-1). Также

Число орбиталей на энергетических подуровняхОрбитали с l = 0 называются s-орбиталями, l = 1 – р-орбиталями (3

Каждому уровню энергии соответствует стоячая электронная волна, электрон колеблется вокруг и

Условное изображение облаков электронной плотности для разных состояний электрона в атоме

Магнитное квантовое число характеризует величину магнитного поля, создаваемого при вращении электрона

Магнитное квантовое число характеризует величину магнитного поля, создаваемого при вращении электрона

Спиновое квантовое число s Электрон помимо координат и импульса характеризуется вектором спина,

В том же 1925 г. голландец Ральф Кронинг и независимо Джордж

Спин – это одно из проявлений принципа тождественности частиц, который применительно

Похожие презентации

Движение электронов в атоме
Все окружающие нас тела состоят из элементарных

30.08.1871, Спринг Грув - 19.10.1937, Кембридж) – британский физик новозеландского происхождения.
Известен

1911 г. Планетарная модель атома
Проблема: электрон движется с ускорением следовательно,

Постулаты Бора
Нильс Хе́нрик Дави́д Бор
(дат. Niels Henrik David Bohr; 7.10; 7.10 1885; 7.10 1885, Копенгаген;

Постулаты Бора
1. Электрон в атоме может двигаться только по определенным стационарным

Постулаты Бора
2. Разрешенными стационарными орбитами являются только те, для которых угловой

Постулаты Бора
3. Излучение или поглощение кванта излучения происходит при переходе атома

Постулаты Бора
Распределение электронной плотности показывает, в каких областях вокруг атома электрон

Квантование энергии атома
Запишем условие вращения электрона массы по круговой орбите радиуса

Квантование энергии атома
Решая эту систему уравнений, находим для радиусов стационарных орбит

Квантование энергии атома
Вводя в качестве универсальной константы теории боровский радиус
=0,529∙10-10 м
как

Квантование энергии атома
Для скорости электрона на n-ой стационарной орбите получаем значение

Квантование энергии атома
и потенциальной энергии кулоновского взаимодействия электрона с ядром
эВ

Квантование энергии атома
Полная энергия электрона в атоме оказалась отрицательной, так как

Квантование энергии атома
Для описания атома используют квантовые числа – энергетические параметры, определяющие

Орбитальное квантовое число l
определяет форму орбитали. Значение орбитального числа l=(n-1)=0,1,2,3...(n-1).
Также

Число орбиталей на энергетических подуровнях
Орбитали с l = 0 называются s-орбиталями,
l = 1 – р-орбиталями (3

Магнитное квантовое число
характеризует величину магнитного поля, создаваемого при вращении электрона

Магнитное квантовое число
характеризует величину магнитного поля, создаваемого при вращении электрона

Спиновое квантовое число s
Электрон помимо координат и импульса характеризуется вектором спина,