квантование атома

Следуя теории Бора для атома водорода, Зоммерфельд предложил такое правило квантования, что при его применении к атому водорода модель Бора не противоречит волновой природе электрона, постулированной де Бройлем. Вывести выражение для уровней энергии атома водорода, используя правило Зоммерфельда, согласно которому разрешенные электронные орбитали представляют собой окружности с длиной, кратной длине волны электрона. [c.405]

T. e. уровень является n-кратно вырожденным относительно орбитального (азимутального) квантового числа I. Как следует из (6.9), при данных nul для электрона возможно 21 4- I состояний, одинаковых по энергии, но с различными значениями квантового числа W.I (21 + 1 -кратное вырождение относительно т ). При воздействии на атом внешнего магнитного поля возникает так называемое пространственное квантование, проекция углового момента I на ось поля г принимает, согласно (6.6), всего 21 + 1 значений (рис. 2). Каждому положению / отвечает своя энергия, поскольку к энергии Е [c.27]

Для атома водорода уже в 1927 г. были получены точные решения уравнения Шрёдингера. Эти решения приводят к понятиям атомной орбитали, квантовых чисел и квантованию энергии, которые являются фундаментальными в современной теории валентности. Атом водорода состоит из электрона и протона. Если г — расстояние между этими частицами, то их потенциальная энергия равна — г. Так как протон значительно тяжелее электрона, при рассмотрении движения электрона в атоме водорода можно считать, что протон покоится и находится в центре масс. Тогда уравнение Шрёдингера для электрона в атоме водорода запишется [c.14]

В 1913 г. Нильс Бор интерпретировал ряд линий, удовлетворяющих указанному уравнению — серии Бальмера, — как эмиссионный спектр атома водорода. Следуя Резерфорду, Бор считал, что атом водорода состоит из ядра, несущего один положительный заряд, и одного планетарного электрона, двигающегося только на какой-либо одной из дискретных квантованных орбит. С каждой орбитой ассоциировано определенное значение энергии. С тех пор теория Бора стала яснее благодаря введению более новых идей статистической механики и не была дискредитирована. Теория современной спектроскопии привела к таким успехам, что не приходится сомневаться в том, что в разрядных трубках, содержащих газообразный водород, имеются свободные нейтральные атомы водорода. [c.92]

Квантование момента импульса означает, что при экспериментальном определении величины проекции момента на данную ось обязательно получится величина, кратная Л/2я. Следует обратить внимание на то, что угол между моментом (вектором) и осью не имеет вполне определенного значения ось направлена произвольно и ничего нельзя сказать до или после измерения о величине проекции. В атомах с центрально-симметричным полем, т. е. в атоме водорода или в одноэлектронном атомном ионе (например, Не+), в отсутствие поля все направления равнозначны и энергия Е зависит от п и I. В этом случае магнитное квантовое число, хотя и используется при расчетах, определенного физического смысла не имеет. Если же атом находится в магнитном поле, то различ- [c.160]

ИТ из определенного числа (может быть, очень большого, но не бесконечного) отдельных порций (квантов). Устойчивость атома была объяснена Н. Бором (1913) на основании понятия о квантовании энергии. Атом не излучает и не поглощает энергию при движении электронов только по определенным (стационарным) орбитам. По теории Бора орбита является стационарной, если электрон на ней обладает моментом количества движения (т иг), равным целому числу п квантов действия тп иг = пк/2п. [c.35]

Направленная валентность является следствием пространственного квантования. Пусть к атому с двумя р-электронами, имеющими неспаренные спины (например, к атому кислорода), приближается атом водорода. [c.330]

Основными узлами АТА-1 (рис. 105) являются микроскоп МБИ-6, телевизионная камера КТП-39, видеоконтрольное (ВК-25) и анализирующее устройства. Телевизионная камера предназначена для передачи изображения объекта исследования на экран видеоконтрольного устройства. Последнее служит для поиска полей зрения, фокусировки и установки порога квантования. Анализирующее устройство предназначено для автоматического счета частиц и дифференциального распределения их по размерам. [c.312]

Теперь очевидно, что для описания пространственного движения электрона в атоме как трехмерной стоячей волны (рис. 2.6) необходимы и достаточны три числа, получившие название квантовых чисел. Квантово-механическое описание атома не требует никаких дополнительных постулатов, квантование энергии электрона естественным образом возникает из природы самого атома или так называемых граничных условий, которые сводятся к тому, что электрон не покидает атом и способен двигаться с конечной скоростью. [c.26]

Тяжелый атом подавляет квантование спина за счет спин-орбитального взаимодействия. Для учета этого взаимодействия надо включить в гамильтониан член, существование которого следует из релятивистской квантовой механики [см. (4.88)] [c.390]

Никакой классической моделью атома нельзя объяснить наблюдаемые спектры. Поэтому в 1913 г. Бор ввел два совершенно чуждых духу классической физики постулата для характеристики движения электрона в атоме. Согласно постулатам Бора, электроны в атомах двигаются по эллиптическим орбитам, подобно планетам вокруг Солнца, однако эти орбиты не могут быть произвольными, а определяются постулированными правилами квантования. Форма и положение орбиты характеризуются тремя целыми числами [квантовыми числами). От них же зависит и энергия электрона в атоме, которая поэтому может принимать лишь дискретный ряд значений Е , Е , Когда энергия электрона равна Ей говорят, что он находится на энергетическом уровне Ei, и хотя, согласно Бору, он при этом движется, его энергия не меняется, а следовательно, атом не испускает и не поглощает света. Если электрон переходит с одного энергетического уровня Ет яа другой уровень Ей, атом теряет или приобретает энергию Ещ — Ek, при этом испускается или поглощается свет частоты которую можно вычислить по формуле, аналогичной формуле Планка [c.9]

Условия квантования. Из всех возможных состояний в ато-е. д. [c.718]

Вращательные состояния соответствуют квантованным уровням вращения молекулы вокруг оси без существенного изменения длин или углов. Различные вращательные состояния характеризуются различными угловыми моментами вращения или вращением вокруг разных осей. Примером вращательного движения может служить вращение молекулы ЗОа вокруг оси, проходящей через атом серы и середину расстояния между двумя атомами кислорода. [c.143]

Диэлектрики имеют заполненные электронами валентные зоны и более высокие по энергии зоны молекулярных орбита-лей без электронов. Например, атом кремния посылает в валентную зону кристалла Зх Зр -электроны, а молекулярные орбитали, возникающие из атомных М-, 4 -, Ар-. .. -орбиталей, оказываются свободными. При повышении температуры происходит тепловое возбуждение электронов и они попадают не в валентную зону кристалла, а в более высокоэнергетическую зону, называемую зоной проводимости (рис. 5.19). Число возбужденных электронов определяется законом распределения Максвелла — Больцмана как функция температуры и ширины запрещенной зоны Д , в которую по условиям квантования не могут попасть электроны. Значение Д и, следовательно, удель- [c.142]

Первые из них носят название усредненных измерений, а последние — измерений спектра или распределения. Слово спектр в данном случае нмеет статистический смысл, означая гистограмму статистической относительной частоты появления различных измеряемых величии Ащ. Этот спектр дает квантованное представление маргинальной функции плотности вероятности Рт Ат), если он регистрируется многократно [16—19]. Типичными областями, в которых используются как измерения спектра, так и усредненные измерения, являются определение амплитуды импульсов и временных интервалов между ними, как, например, при определении дальности с помощью лазеров, при определении времени пролета частиц, а также экспериментов по флуоресценции и во многих других случаях [16—19, 246, 45, 53, 56, 57]. Очевиден тот факт, что ири измерениях спектра практически необходима такая цифровая аппаратура, как многоканальный анализатор импульсов и т. д. [c.534]

Расщепление и правила отбора для магнитных дипольных переходов (Ат = 1) для Те приводят к возникновению в мессбауэровских спектрах шести отдельных линий поглощения в случае источника с нерасщепленной линией. Угловые зависимости излучения и его поляризация относительно оси квантования ядерного спина являются характеристиками магнитного дипольного излучения и обсуждаются в гл. 10 и 12. [c.148]

Оставляя пока в стороне более подробное обсуждение экспериментальных данных, попытаемся несколько более точно сформулировать теоретическую сторону вопроса. Когда мы рассматриваем отдельный атом, мы имеем дело с движением и квантованием некоторого числа электронов, притягиваемых к ядру, которое можно рассматривать приближенно как неподвижный центр силы. В случае молекулы, состоящей из двух атомов, необходимо рассматривать действие двух центров сил. Если эти центры сил значительно удалены друг от друга, то можно считать, что каждый электрон связан только с одним из них и вся проблема сводится к двум проблемам, в каждой из которых мы имеем дело с одним центром сил. [c.113]

Следующий и, как показали дальнейшие события, пожалуй, наиболее важный шаг сделал Бор, применивший принцип квантования к проблеме строения атома. До этого времени основное внимание уделяли в большей мере излучению, а не веществу. Замечательные эксперименты Резерфорда по рассеянию частиц атомами впервые показали, что атом состоит из положительно заряженного ядра большой плотности, окруженного более размытым отрицательно заряженным электронным облаком . В рамках классической физики, для того чтобы такая система могла существовать хоть одно мгновение, электроны должны находиться в движении. Однако даже при таком условии они будут непрерывно излучать энергию, замедляться и в конце концов неизбежно упадут на ядро. Чтобы объяснить, почему это не происходит в действительности. Бор выдвинул гипотезу о существовании стационарных состояний, в которых кулоновское притяжение ядра и электрона точно уравновешивается центробежной силой отталкивания электроны могут оставаться в них неограниченное время, не теряя энергии. Его гипотезу, а также ряд аналогичных предположений пришлось ввести для объяснения результатов экспериментальных исследований атомарных систем, [c.21]

Весьма существенно, что в соответствии с формулой Ридберга энергия электрона может принимать не любые, а лишь строго определенные дискретные значения . Это явление называется квантованием энергии. В результате атом поглощает и излучает энергию порциями — квантами, частота которых определяется по формуле Планка (4.1). [c.147]

Квантовая механика основана на том, что все существующее и происходящее в окружающем нас мире — вещества, излучения, процессы — имеет прерывистую (дискретную) природу. Из этого следует, что любой объект изучения нельзя делить беспредельно, не изменяя его природу, так как он состоит из определенного числа (может быть очень большого, но не бесконечного) отдельных порций (квантов). Устойчивость атома была объяснена Н. Бором (1913) на основании понятия о квантовании энергии. Атом не излучает и не поглощает энергию при движении электронов только по определенным (стационарным) орбитам. По теории Бора орбита является стационарной, если электрон на ней обладает моментом количества движения Шеиг), равным целому числу п квантов действия Шеиг = пк/2п. [c.27]

Из нее видно, что по каяздой орбнталн для разных атомов и по каждому атому для разных орбиталей два коэффициента имеют среднюю величину, один коэффициент небольшой и один большой . Это приводит к заключению, что орбнталн получились нормализованными, удовлетворяющими нрнрщину квантования энергии, и составленная орбитальная картина, ио-вндимому, иа качественном уровне верна. [c.160]

Движение электрона в ящике . Только что изложенные предположения позволяют объяснить квантование атомов, что можно иллюстрировать рассмотрением простого случая, который не соответствует какому-либо определенному атому, но который достаточно точно выявляет основные закономерности. Предположим, что электрон движется в поле потенциальной энергии, показанном на рис. 8. В области между х=0 и х=а сила на электрон не действует и потенциал постоянен. При х=0 и х=а потенциал сразу возрастает до бесконечности. Таким образом, электрон оказывается заключенным между двумя потенциальными барье- [c.46]

G -t-G .G может принимать значения G = (/г/2л)/J(J-Ы). где 7 = О, 1, 2,... — пращат. квантовое число, h — постоянная Планка. Условие квантования проекции G на к.-л. ось — Gz = (/г/2я)К, где квантовое число К изменяется от —J до -i-J, т. е. имеет (2/ -(- 1) значений. Для сфероидальных, двухатомных и линейных молекул, когда все гл. моменты инерции равны (в случае сферы) или один из них равен нулю, а два других одинаковы (/а), В. м. приближенно описывается ф лами для жесткого ротатора (вращение материальной точки) Я.р = G /2/e = = (к 18лЧв)Л1 -1-1) и F(7) = E. lh = BJU -f- i (в см ), где F — враш.ат. [c.108]

Фогтом [42] рассматриваются магнетизм и химическая связь в интерметаллических фазах, обусловленная электронами, которые принадлежат многим-атомам. Эти связывающие электроны, как и электроны, обусловливающие проводимость, принадлежат всему количеству атомов в металле, а не определенной-паре находящихся по соседству атомов, как при гомеополярной валентной связи. С точки зрения этой концепции химическую связь можно оценивать числом валентных электронов, приходящихся на I атом. В то время как ряд реакций вызывается ионными реагентами (катализаторами) и поэтому их можно приписать ионизации ковалентных связей, имеется другая группа реагентов с нечетным числом валентных электронов. Квантованная энергия спина нечетного электрона сообщает атому определенный магнитный момент, который можно измерять методом Герла а и Стерна [10] он определен для водородного атома, окиси азота и азота [14]. Льюис [24] установил, что все соединения, молекулы которых содержат непарное число электронов, должны быть парамагнитны. Напротив, атомы или молекулы, содержащие четное число электронов, обычно не имеют магнитного момента, так как их электроны объединены в группы, содержащие равные количества электронов со спинами противоположных знаков. [c.569]

Предположение о непрерывном спектре конечного состояния требует определенных пояснений. Если бы продукт реакции (Н-атом) был изолирован от среды, его движение в конечном состоянии было бы квантованным, и переход происходил бы при определенных дискретных значениях энергии, что противоречит (93). Однако сильное взаимодействие между колебаниями реакционного комплекса и среды уширяет уровни и переводит дискретный спектр в непрерывный. В квантовом случае дефект резонанса может передаваться в непрерывный спектр колебаний среды, и эффективная ширина уровней равна 2 ЕркТ. Поскольку максимальный дефект резонанса для колебательных подуровней протона составляет V2A00, условие отсутствия резонансов, имеющее вид [c.237]

Вывод о том, что формы атомных электронных облаков не могут быть произвольными, вытекает из физического с.мысла квантового числа I. Именно оно определяет значение орбитального момента количества движения электрона зта величина, как и энергия, является квантованной физической характеристикой состояния электрона в ато.ме. [c.74]

Квазикомплексные соединения 2—503 Квантование 2—513, 517 Квантовая механика 2—505 Квантовая статистика 2—523 Квантовая теория атома 1—308 Квантовая химия 2—52 , 5—627, 660 Квантовые переходы 2—522 Квантовые системы 2—519 Квантовые числа 2—509 —см.также Атом Квантосомы 5—549 Кванты 5—545 Кварки 5—989, 1071 Кварц 2—533, 162, 5—45, см. также Кремний, окислы Кварцевое стекло — см. Стекло кварцевое [c.564]

Квазиаксиальные атомы 701 Квазикомплексные соединения 503 Квазиэкваториальная связь 701 Квазиэкваториальные атомы 701 Квантование 513, 517 Квантовая механика 505 Квантовая статистика 523 Квантовая химия 526 Квантовые переходы 522 Квантовые системы 519 Квантовые числа — см. Атом (т. I) Кварц 533 — см. также Кремний, окислы Кварцевое стекло — см. Стекло кварцевое [c.533]

При вычислении теплоемкости кристаллов Эйнштейн в 1907 г. ввел в очень упрощенной форме понятие квантования. Он рассмотрел кристалл, в мотив которого входит только один атом, и все такие мотивы принял за трехмерные изотропные гармонические осцилляторы с одной и той же частотой. Дебай (1912 г.) исследовал аналогичную кристаллическую модель, но с учетом взаимных влияний N атомов. Поэтому ему пришлось рассматривать упругий спектр, состоящий из ЗЫ частот, распределение которых он считал непрерывным. Исходя из линейной модели, но с мотивом, состоящим из двух частиц с разными массами, Борн и фон Карман (1912 г.) установили, что упругий спектр состоит из двух частей, различающихся зависимостью от длины волны акустические частоты при больших длинах волн стремятся к нулю, а оптические увеличиваются и сохраняют свои повышенные значения. Математический аппарат, необходимый для анализа колебат1Й трехмерных решеток, более сложен, но результаты, к которым он приводит, в основном те же. Результаты такого анализа, проведенного Борном в книге [2], позволили связать между собой упругие, термодинамические и оптические свойства. Оптические частоты были отождествлены с частотами полос поглощения в инфракрасных спектрах кристаллов. Поря- [c.8]

Уже в 1911 г. Резерфорд предложил ядерную теорию атома. В 1916 г. были опубликованы знаменитые статьи Косселя [3] и Льюиса [4]. По представлениям этих авторов, электроны в атомах образуют концентрические оболочки первая из них содержит два электрона дублет), вторая и третья — по восьми. Количество электронов в более высоких оболочках не столь постоянно, однако последняя оболочка в атомах инертных газов всегда содержит восемь электронов [октет). Впоследствии бьисо доказано, что эти положения Косселя и Льюиса являются верными, хотя они были высказаны еще до открытия правил квантования. Предположения, выдвигаемые теорией Косселя о пространственном расположении электронов, отличаются от представлений Льюиса, но это различие несущественно. Общим для них, что весьма важно, является утверждение о наибольшей степени устойчивости и заполненности электронных оболочек в атомах инертных газов, а именно для гелия — двухэлектронная оболочка, для пеона — двух- и восьмиэлектронная оболочка и т. д. Для атомов других элементов, имеющих больше или меньше электронов, чем атом инертных газов, характерно стремление к отдаче или присоединению электронов с образованием электронной структуры инертного газа. Таким образом, можно было объяснить образование многих устойчивых ионов, например ионов калия, кальция, сульфид- и хло-рид-ионов и др. [c.13]

Если поместить возбужденный атом, источник излучения, в сильное магнитное поле, взаимодействие этого поля с магнитным моментом электрона приведет к прецессии орбитального момента относительно оси — направления внешнего поля. Однако в соответствии с принципом квантования будут разрешены только те состояния, у которых проекция вектора К/ (Z -j- 1) h/2n в направлении приложенного поля будет равна mihl2n, где mi — магнитное квантовое число. Разрешенный магнитный момент в направлении поля равен [c.32]

ТО пучок должен вновь разделиться на различные компоненты во втором магните. Можно сказать, что проводится как бы пере-квантовывание по отношению к новой г -оси. Первый магнит и металлическая пластинка выделяют пучок, состоящий из атомов с определенным квантовым числом, определяющим проекцию момента количества движения на г-ось. Но при исследовании квантования этого пучка по отношению к г -оси установлено, что имеется определенная вероятность любых квантовых чисел. Вероятность того, что произвольно выбранный атом имеет какое-либо определенное квантовое число по отношению г -оси, зависит от угла а, определяющего взаимный наклон я-и г -осей. В частности, если а=0, квантование вдоль г -оси представляет собой то же самое, что и квантование вдоль оси г, и пучок проходит неизмененным. Подобным же образом, если а=гг, пучок проходит неизмененным, но отклоняется в противоположном направлении. Следует отметить, что определение проекции момента количества движения для 2-оси обычно оказывается недостаточным для ее точного определения для г оси, так как нужно помнить сказанное в предыдущей главе о том, что действительное направление орбиты в пространстве никоим образом не определяется полностью, если дано квантовое число, определяющее проекцию момента количества движения. [c.90]

Атом можно себе представить в виде квантованного электронного газа при нулевой температуре. Для фиксирования газа нужна офаничи-вающая среда, роль которой ифает кулоновское поле ядра (точно так же гравитационное поле Земли для удержания атмосферы). [c.210]

Известно, что испускание и поглощение энергии атомами происходит квантованно, дискретными порциями. Причем для атомов определенного сорта характерна своя , только им присущая порция энергии. Поглотив ее, атом переходит в возбужденное состояние. Так что, если облучать смесь атомов разного сорта квантами определенной частоты, то поглощаться эти кванты будут атомами только одного сорта. И следовательно, возбуждаться будут именно эти атомы. [c.108]

Такой же принцип получения метастабильных атомов Не был использован для получения пучка поляризованных метастабильных атомов в состоянии 2 5 [149]. Источником возбужденных атомов Не (2 5, 2 5) является электронный удар, осуществляемый в электронно-оптической системе, состоящей из электронной пушки с комбинацией электростатической и магнитной фокусировок, формирующих пучок электронов колли-неарной с молекулярными пуч1ками. Очистка лучка от Не(2 5) и ионов производится при помощи гелиевой лампы и поперечного электрического поля. Полученный пучок по оценке, основанной на измерении вторичной эмиссии электронов с поверхности из нержавеющей стали, имеет интенсивность 2-10 атом/ср-с. Атомы Не(2 5) затем попадают в область слабого магнитного поля ( 10 Гс), которое определяет ось квантования. В этой же области они накачиваются излучением с Л =1,08 мкм, поляризованным по кругу и падающим в направлении магнитного поля. Это приводит к увеличению заселенности магнитных подуровней с т = 1 или —1 в зависимости от знака круговой поляризации. [c.174]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология