Многоэлектронные атомы

Содержание

Слайд 2

Многоэлектронные атомы Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Многоэлектронные атомы

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

 

Слайд 3

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

 

Слайд 4

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

 

Слайд 5

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

 

Слайд 6

ч Принцип неразличимости тождественных частиц. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий

ч

Принцип неразличимости тождественных частиц.

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Частицы,

описываемые классической механикой не являются неразличимыми, даже если они тождественны между собой. Пронумеруем частицы в начальном состоянии, если при перемещении в пространстве они окажутся в других точках, мы сможем точно определить где находится каждая из частиц. Это происходит благодаря тому, что частицы движутся по
траектории.

1

2

3

Слайд 7

Но в квантовой механике понятия траектория не существует. Это очень сильно

Но в квантовой механике понятия траектория не существует. Это очень сильно

влияет на описание свойств системы с микрочастицами. Допустим, что мы смогли пронумеровать в начальном состоянии частицы, но после, понять кто из них какой номер, принципиально невозможно. Например, при сближении двух атомов водорода велика вероятность оказаться в некоторой области пространства любого из электронов, принадлежащих вначале разным атомам.

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Слайд 8

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

 

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Слайд 9

Понятия о квантовой статистике Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

Понятия о квантовой статистике Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака.

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий

группа 4392 ФКТИ

Важнейшим объектом изучения квантовой статистики, является идеальный газ. Потому, что во многих случаях реальную систему можно считать идеальным газом. Числа заполнения Ni – числа, указывающее степень заполнения квантового состояния частицами системы, состоящей из множество тождественных частиц. Данными числами задается cостояние системы невзаимодействующих частиц. Например, для систем частиц, образованных бозонами, числа заполнения могут принимать любые целые значения. Для систем частиц, образованных фермионами, числа заполнения могут принимать только два значения 0 или 1. обязательно сумма всех чисел заполнения должна быть равна числу частиц системы.
Именно квантовая статистика позволяет подсчитать среднее число частиц в данном квантовом состоянии.

Слайд 10

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

 

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Слайд 11

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ m не

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

m не зависит от

энергии, а определяется только температурой и плотностью числа частиц. Химический потенциал находится обычно из условия, что сумма всех равна полному числу частиц в системе. Здесь m£0, так как иначе среднее число частиц в данном квантовом состоянии отрица­тельно, что не имеет физического смысла. Он определяет изменение внутренней энергии системы при добавлении к ней одной частицы при условии, что все остальные величины, от которых зависит внутренняя энергия (энтропия, объем), фиксированы.
Слайд 12

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

 

Слайд 13

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ Таким образом,

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Таким образом, при высоких

температурах оба «квантовых» газа ведут себя подобно классическому газу.
Система частиц называется вырожден­ной, если ее свойства существенным обра­зом отличаются от свойств систем, под­чиняющихся классической статистике. По­ведение как бозе-газа, так и ферми-газа отличается от классического газа, они яв­ляются вырожденными газами. Вырожде­ние газов становится существенным при весьма низких температурах и больших плотностях.
Параметром вырождения на­зывается величина А. При А <<1, т. е. при малой степени вырождения, распределе­ния Бозе — Эйнштейна и Фер­ми — Дирака переходят в класси­ческое распределение Максвелла — Боль­цмана.
Температурой вырождения То называ­ется температура, ниже которой отчетливо проявляются квантовые свойства идеаль­ного газа, обусловленные тождественно­стью частиц, т. е. Т0 — температура, при которой вырождение становится су­щественным. Если T>>T0, то поведение системы частиц (газа) описывается клас­сическими законами.
Слайд 14

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ В физике

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

В физике микромира все

частицы делятся на два класса: фермионы и бозоны. Они различаются значением спина. Спином называется минимальное значение момента импульса, которое может иметь частица. Спин и другие моменты импульсов измеряются в единицах .

 

Слайд 15

Бозоны Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Бозоны

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

 

Слайд 16

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ Также к

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Также к элементарным относится

бозон Хиггса. Составные бозоны – многочисленные двухкварковые связанные состояния ( мезоны ).

Некоторые бозоны

Слайд 17

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

 

Слайд 18

Фермионы Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ В

Фермионы

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

В свою очередь фермион

– частица с полуцелым значением спина. Названы в честь Энрико Ферми. Фермионами являются: кварки, лептоны, дырки. Фермионы подчиняются статистике Ферми-Дирака, то есть в одном квантовом состоянии может находиться не более одной частицы( принцип Паули). Волновая функция системы одинаковых фермионов антисимметрична относительно перестановки двух любых фермионов. Квантовая система, состоящая из нечётного числа фермионов, сама является фермионом.
12 ароматов элементарных фермионов существует согласно Стандартной модели: 6 кварков и 6 лептонов.
Кварки участвуют в сильном взаимодействии. Абсолютно все кварки имеют электрический заряд, кратный 1/3 элементарного заряда. Лептоны наоборот – не участвуют в сильном взаимодействии.
Слайд 19

Кварки Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Кварки

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Слайд 20

Лептоны Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ

Лептоны

Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет

Ефименко Георгий группа 4392 ФКТИ