Строение атома

Модели строения атома

.«Это было самое невероятное событие, которое когда-либо случалось в моей жизни. Оно было столь же невероятно, как если бы выстрелили 15-дюймовым снарядом в лист папиросной бумаги, а снаряд вернулся и попал в вас.»
Резерфорд

Одна из 20000 (!!!) α –частиц попадающих на фольгу толщиной 4 10-7 м, возвращалась назад

n =3, 4, 5 … R – постоянная Ридберга.
R = 2,07 1016 с-1

Серия Бальмера

n= 2, 3, 4, 5 серия Лаймана

n= 4, 5… серия Пашена,

n= 5, 6…. серия Брэкета

(1)

(2)

«Боровский» радиус:

Постоянная Ридберга.

Так как

и подставив

В системе СИ

Для фотонов E= ħω, p= E/c= ħω/c=2π ħ/λ =h/λ,
для элементарных частиц должны быть такие же соотношения

λ= h/p=2π ħ/р, ω= Е/ħ

Для электрона λ=1,67Å

Длина орбиты Боровского атома

Дифракционная картина не зависит от интенсивности пучка электронов (можно считать, что попадают поодиночке).
Электрону присущи волновые свойства – дифракция (при этом каждому).
Одновременно при попадании на экран он ведет себя как частица.

Пределы применимости классической теории устанавливаются Соотношением неопределенностей Гейзенберга
Δx · Δpx ≥ h,
Величины Δx и Δpx нужно понимать в том смысле, что микрочастицы в принципе не имеют одновременно точного значения координаты и соответствующей проекции импульса. Соотношение неопределенностей не связано с несовершенством применяемых приборов для одновременного измерения координаты и импульса микрочастицы.

Сопряженные переменные (координата-импульс, энергия-время) не могут быть одновременно определены с любой точностью.

Соотношения неопределенностей Гейзенберга являются одним из фундаментальных законов природы.
Их справедливость подтверждается всей совокупностью экспериментальных фактов.

С квантовой точки зрения: до щели точно известен импульс p= h/λ, направленный вдоль оси Z, составляющая импульса вдоль Х равна 0, Х -координата не определена.
При прохождении через щель ее ширина будет служить мерой неопределенности координаты Х - Δх = D
точность определения составляющей импульса вдоль Х– равна Δpх или даже больше, если учесть побочные максимумы дифракционной картины.

Соотношение неопределенностей Гейзенберга

Соотношение неопределенностей Гейзенберга

Состояние частицы описывается волновой функцией ψ

Уравнение Шредингера

Δ - оператор Лапласа

Квантование энергии!!

Для водородоподобных атомов значения Е, при которых уравнение Ш имеет решение:

n = 1, 2, 3 ……

Их принято обозначать l и m. Называют квантовыми числами:
n - главное
l - орбитальное (азимутальное)
m - магнитное.
l = 0 , 1, 2, … n-1.
m = -l, -l+1, … -1, 0, 1,…. l-1, l
Каждому Еn соответствует несколько волновых функций отличающихся
l и m.
Всего их для каждой энергии n2

В атомной физике состояния электрона принято обозначать :
l =0 s -электрон
l = 1 p -электрон
l = 2 d –электрон
l = 3 f –электрон

Поглощение спонтанное излучение вынужденное излучение

Испускается фотон только возбужденными атомами. Процесс испускания может быть как самопроизвольным (спонтанным), так и вынужденным (индуцированным).

Состояние частицы с наименьшим из возможных значением энергии Е0 называется основным состоянием. Основное состояние является стационарным.
Отношение заселенностей возбужденного и основного состояний всегда (в состоянии теплового равновесия) меньше единицы
Эйнштейн показал, что вероятности индуцированных переходов сверху вниз (излучение) и снизу вверх (поглощение) одинаковы.
Излучение, проходящее через вещество, будет ослабляться.

Лазеры

Чтобы создать активную среду, необходимо затратить энергию. Этот процесс называется накачкой.