Старая и новая квантовые теории

СТАРАЯ И НОВАЯ КВАНТОВЫЕ ТЕОРИИ [c.9]

Старая и новая квантовые теории [c.11]

Угловой момент и полная энергия в старой и новой квантовой теориях [c.28]

Согласно принципу неопределенности Гейзенберга (который неявно входит в самую идею интерпретации как функции распределения вероятности), нельзя знать строго положение частицы, энергия которой определена точно. При абсолютном нуле температуры тепловая энергия минимальна и колеблющаяся частица должна находиться на низшем энергетическом уровне. В старой квантовой теории значение п = О указывает на то, что энергия равна нулю, так что частица должна находиться в покое. Это противоречит принципу неопределенности Гейзенберга, поскольку в этом случае точно известны и положение и энергия частицы. Но в новой квантовой теории значение п = О соответствует остаточной энергии Н 12, и, поскольку такая частица не находится в покое, необходимая неопределенность в положении сохраняется. [c.29]

С появлением квантовой механики возникло представление о непрерывном характере распределения электронного заряда в атомах, молекулах и твердых телах, что коренным образом отличало новую квантовую теорию, построенную в 1925-1926 гг., от старой теории Н. Бора (1913 г.). Вероятностная интерпретация волновой функции уточнила это представление, показав, что фактически речь идет о непрерывном (за исключением особых точек) распределении плотности вероятности пространственной локализации электрона. [c.153]

Молекулярные модели, которые для наглядности применяли как до развития новой квантовой теории, так и в настоящее время, состоят из атомных ядер и электронов. В отличие от еще более старых, статических моделей эти молекулярные модели, созданные на основе старой квантовой теории, были динамическими. Предполагалось, что в этих моделях электроны с большой скоростью движутся по определенным орбитам, предписанным квантовой теорией, и что скорость вращения электронов очень велика. Поэтому при воздействии внешнего поля, скорость изменения которого можно ДОПУСТИТЬ малой по сравнению со скоростью вращения электронов, оказывалось возможным вести расчет так, как будто детали движения электронов не имеют значения. Тогда быстро изменяющееся во времени распределение зарядов можно было заменить средней величиной, которая рассматривалась как постоянная во времени. Поскольку скорость движения самих молекул мала по сравнению со скоростью вращения электронов, то казалось законным принять, что и при воздействии молекУл друг на друга расчет также можно вести с постоянным во времени распределением зарядов. Кроме установленной таким образом симметрии в распределении зарядов, НУЖНО было учесть еще смещаемость зарядов. Как показано в гл. 12, это и было сделано на основе предположения, что распределение зарядов молекулы в электрическом поле может подвергаться изменению, пропорциональному по своей величине силе поля (в соответствии с представлением о квазиупругих силах, которые при нарушении стремятся вернУть заряды в состояние покоя). Отсюда логически следовало, что в тех случаях, когда средняя величина силы поля медленно меняется, то изменение в распределении зарядов мгновенно приспосабливается к этой средней величине I и может быть измерено пУтем определения статической поляризуемости [c.174]

Согласно старой квантовой теории, между магнитным орбитальным моментом, магнитным спиновым моментом электрона и единицей магнитного момента — магнетоном всегда имеется простое кратное отношение, заданное соответствующим квантовым числом. В новейшей квантовой теории, где отпали представления об электронных орбитах в том смысле, как они имелись в модели Бора, квантовые числа имеют другое значение, не столь наглядное, как в боровской атомной модели. В результате этого квантовые числа не участвуют непосредственно как факторы пропорциональности в уравнениях для механического и магнитного момента эту роль выполняют определенные функции квантовых чисел. Вместо побочного квантового числа / старой теорий [c.410]

Вместо того, чтобы исходить из классического движения и применять к нему квантовые условия, как это делалось в старой квантовой теории, новая квантовая механика почти совершенно отказывается от классических представлений. В новой квантовой механике все наши сведения относительно электрона содержатся в математическом выражении некоторой функции У. Квадрат модуля этой функции выражает вероятность нахождения электрона в данной точке. Закон, по которому изменяется со временем, известен, так что относительно положения электрона в любой момент времени можно получить статистические сведения, но не более того. [c.16]

В последующих главах мы увидим, как эта новая механика дает все результаты старой квантовой теории и решает вопросы, в которых старая теория потерпела неудачу.. Так как новая механика в значительной мере использует терминологию классической механики, то перед тем как приступить к обсуждению принципов квантовой механики и ее применения к вопросам химии, будет полезно дать обзор. основ классической механики. [c.16]

В результате этого расчета атома водорода и водородоподобных атомов было получено новое, уточненное (по сравнению со старой квантовой теорией) представление о значении квантовых чисел н накладываемых на них ограничениях. Главное квантовое число п может быть только целым числом п = 1,2,3... Хотя в квантовой механике и не сохраняется понятие об орбитах в точном смысле этого слова, главное квантовое число определяет среднее расстояние электрона от ядра в том смысле, что чем меньше п, тем ближе электрон к ядру. Следовательно, энергия связи электрона с ядром с увеличением квантового числа я должна уменьшаться. Формула зависимости между полной энергией системы и квантовым числом п [c.166]

Линейчатые спектры атомов и, в частности, спектры атома водорода, как известно, были одними из первых фактов, в объяснении которых оказалась бессильной старая классическая механика и электродинамика. Новый круг явлений, открывшихся физикам, потребовал полного пересмотра привычных понятий и методов и в конце концов привел к появлению первого раздела новой механики— квантовой теории атомных спектров. [c.5]

Таким образом, перед физиками-теоретиками стала важная проблема развития рациональной системы квантовой механики. Совокупность ранних работ обычно называют старой квантовой теорией она состоит из нескольких квантовых постулатов, которыми дополняется классическая кинематика и динамика. Под квантовой механикой мы имеем в виду значительно более совершенную теорию атомной физики, которой мы обязаны де Бройлю, Гейзенбергу, Шредингеру, Дираку и др. Мы дадим только беглый очерк возникновения новой теории. Она получила быстрое развитие, начиная с 1925 г., сначала по двум совершенно различным линиям, между которыми была быстро установлена тесная связь. [c.16]

Статистический характер квантовой механики. Фазовые волны, амплитуды которых подчиняются уравнению Шредингера, правильно описывают поведение и движение материальных частиц даже в тех случаях, где классическая физика оказывается несостоятельной (т. е. во всей области внутриатомных и внутримолекулярных движений). В частности становится излишним вводить в теорию специальные гипотезы или правила квантования, как это нужно было делать в старой квантовой теории квантование автоматически вытекает из уравнения Шредингера. Результаты и возможности квантовой механики этим далеко не исчерпываются. Особенно много нового и важного она дает химии при применении ее к системам из нескольких атомов и молекул, объясняя причину валентных связей и давая возможность вычислять величины хи.мического сродства, как будет показано дальше ( 175), Общепринятое сейчас и подтверждаемое опытом истолкование физического смысла амплитуды фазовой волны было дано Борном [c.49]

Успех, ДОСТИГНУТЫЙ в результате применения новой квантовой механики к теории когезионных сил, лучше всего удается проследить, если после краткого изложения старой теории межмолекулярных сил выяснить, почему и в каком направлении старое объяснение должно быть изменено или дополнено. [c.173]

XVI вв. и до настоящего времени [7]. Во-вторых, этот принцип требует выяснения последовательности научных революций, которая соответствовала бы не только необратимой восходящей линии развития науки, но и очередности — своевременности — переходов знания с низшего уровня на следующий, высший. И, в-треть-их, принцип субординации указывает на преемственность в развитии научных знаний, на переходы в измененном виде рациональных знаний с одного уровня на другой, и в этом смысле он совершенно не совместим с гипотезой об изолированных друг от друга научных слоях, получивших название парадигм [8]. Положение о преемственности знаний при переходе науки с низшего уровня на высший было детально рассмотрено крупнейшим датским ученым, лауреатом Нобелевской премии Н. Бором на материале физики. Н. Бор установил соответствие между квантовыми числами, характеризующими состояние атома, и частотами классического движения электронов по орбитам, показав при этом, что принцип соответствия является общей формой преемственности между старыми и новыми теориями, между концептуальными системами физики, представляющими разные уровни физического знания. [c.25]

Сам Штарк оказался не способным существенным образом изменить свою систему в соответствии с развитием теоретической и экспериментальной физики и химии. Правда, в 1922 г. он высказал в связи с критикой теории Бора гипотезу о природе отталкивательной силы (см. прим. на стр. 78), а в 1928 г. в монографии, посвященной строению атомов и межатомной связи [12], несколько видоизменил свою гипотезу, допустив аксиально-симметрическое строение атомов и расположение двух электронов не рядом друг с другом, как в старой теории, а на оси, соединяющей оба атома. Электроны обладают уже не только электрическим, но и магнитным полем. Так как магнитная сила представляет собой ту искомую отталкивательную силу (см. стр. 62), удерживающую атомы в равновесии, то эти два валентных электрона двух атомов располагаются относительно друг друга на одной оси, но с противоположным направлением их магнитных моментов [тамже, стр. 67]. Нет необходимости излагать более подробно эту новую теорию Штарка, так как она не оказала влияния на современников, а сам Штарк неоправданно пытался противопоставить ее не только уже устаревшей к тому времени атомной модели Бора, но и первым появившимся тогда квантово-механическим теориям строения атома. Борьба Штарка против передовых направлений теоретической физики (квантовой механики и теории относительности) привела его на самые реакционные позиции, и ничего нового в интересующей нас области он не дал, как это видно, например, из его монографии 1940 г. [14]. [c.72]

Теория эффекта Штарка в водороде явилась первым приложением теории возмущений в квантовой механике. Оказалось, что положение линий водорода при учете эффектов первого порядка (т. е. пропорциональных напряженности поля) такое же, как и по теории квантованных орбит. Однако учет эффектов второго и третьего порядка в квантовой механике дает результаты, отличные от старой теории. Экспериментальные работы, в которых изучался эффект сильных полей, обнаружили согласие с новой теорией. При очень больших полях становится существенной другая сторона эффекта — исчезновение квантования энергии под действием поля. Это проявляется в смещении границы серии Бальмера в красную сторону, причем часть шкалы частот, которая при отсутствии поля принадлежала линейному спектру, теперь заполняется непрерывным спектром. [c.380]

С появлением квантовой механики возникло пред-ста 5ление о непрерывном характере распределения электронного заряда в атомах, молекулах и твердых телах, что коренным образом отличало новую квантовую теорию, построенную в 1925—1926 гг., от старой теории Н, Бора (1913 г.). Вероятностная интерпретация волновой функции уточнила это представление, показав, что фактически речь идет о непрерывном [c.142]

Для каждого приемлемого решения волнового уравнения волновая функция записывается через численные параметры с целыми или полуцелыми значениями, называемыми квантовыми числами. Через эти квантовые числа можно выразить, так же как и в старой квантовой теории, угловой момент и энергию. Имеется, однако, некоторое отличие в деталях. Если записать и решить волновое уравнение для свободно вращающегося тела, то для углового момента получается выражение ]//(/ Ч- 1)-/г/2л , где квантовое число I может быть нулем или положительным целым числом в старой квантовой теории угловой момент выражался просто как 1Н12л. Угловой момент и энергия (полностью кинетическая) вращающейся двухатомной молекулы с моментом инерции/и угловой скоростью ш равны соответственно р = /ш а Е = /со /2, т. е. = р /2/. Поскольку р равен Jh 2n в старой квантовой теории и //(7 + 1)-/г/2л в новой квантовой теории (при использовании символа / вместо / для враш ательного квантового числа), уровни энергии вращающейся двухатомной молекулы выражаются либо как (старая теория), либо как J(J + 1)Н 18п 1 [c.28]

Справедливость вышеупомянутых предположений подтверждается рядом доказательств. Прежде всего самое основное доказательство состоит в том, что эти предположения ведут к удовлетворительным результатам, как это будет показано несколько позже. Далее, в старой квантовой теории интеграл от рс1д по всему пути между двумя последовательными энергетическими состояниями принимался равным Л. Наконец, предполагаемая связь находится в полном согласии с новой квантовой теорией. В соответствии с соотношением неточностей Гейзенберга координата д и связанный с ней импульс р данной системы могут быть определены лишь с точностью, лежащей в интервалах Дд и Ар соответственно. Неопределенности положения и импульса связаны друг с другом уравнением ЛдАр к. Произведение неопределенностей положения и импульса йдАр равно объему в у-пространстве, занятому системой, имеющей одну степень свободы, причем этот объем равен постоянной Планка к. Вообще для системы с / степенями свободы произведение неопределенностей, определяющее неопределенность положения системы в фазовом пространстве, равно. Отсюда следует, что любая протяженность в у-пространстве эквивалентна одному собственному состоянию системы. Общий объем системы в у-пространстве, как он определяется классической теорией, деленный на должен быть равен числу собственных состояний системы в соответствии с уравнением (51.2). [c.395]

Вследствие дисперсии поляризуемость молекулы, так же как и ее молекулярная рефракция, увеличивается с увеличением числа электро-, нов i и их собственных частот Vj. Эта классическая теория дисперсии приводила к неразрешимым противоречиям, которые не могли быть разрешены введением ангармонических колебаний электронов. Наоборот, эти противоречия исчезают при применении как классической, так и современной волново-механической квантовой теории. Согласно старой квантовой гипотезе, из всех движений электрона, возможных по классической механике, происходят только такие, для которых величина действия является целым кратным планковского кванта действия h и которые, согласно Бору (N. Bohr, 1913), в противоположность воззрениям классической механики, происходят без изменения энергии, т. е. стационарно. Изменение энергии вследствие взаимодействия излучения с электронами происходит путем поглощения или испускания энергии при переходе электронов в другие стационарные состояния, которым соответствуют энергии Ej, Eg и т. д. В первом случае излучение с частотой V поглощается по уравнению [c.86]

Еще нельзя предвидеть развитие, которое получит старое понятие валентности под влиянием электронной концепции вещества, создание которой составляет заслугу Дж. Дж. ТомсЪна (1904), но открытие в конце прошлого века радиоактивности, а затем открытие супругами Пьером и Марией Кюри радия революционизировало почти все естественные науки. Возникновение под влиянием квантовой теории Планка (1900) атомной физики создало для химии новые проблемы и расширило ноле исследования. В настоящее время нельзя провести четкой границы между предметом химии и физики, и самые тонкие физические методы оказываются полезными при решений химических задач. Напомним в связи с этим об изучении кристаллической структуры с помощью рентгеновских лучей, что привело Брэгга к воссозданию истинной архитектуры вещества в твердом состоянии, о применении самых различных физических методов к изучению структуры макромолекул и о многих, многих других успехах, достигнутых в последние десятилетия, чье перечисление увело бы нас в чащу деталей из истории химии. [c.13]

Но не поймите меня так, что не надо вообще применять в химии квантовую механику. KoнeчIio, надо. Но у нас иногда говорят, что старая химическая теория строения должна быть заменена новой физической теорией строения. Это неправильное выражение. Физическая теория строения существует в области физики —там ее место, там ее основная роль. Но в химии эта теория не играет той роли, которую оиа ш-рает в физике. Химики вносят свои поправки, свои усреднения в те представления, которые дает физика. [c.312]

Старая квантовая теория подверглась в р т<ах Гейзенберга (1925 г.) и Шрёдингера (1926 г.) значительному дальнейшему развитию. Новую теорию часто называют волновой или квантовой механикой. Хотя геометрическая модель Бора все еще играет известную роль и в новой теории, однако целесообразнее рассматривать различные оболочки и орбиты как выражение различных энергетических состояний электронов, а квантовые числа—как параметры, показывающие, какое именно из этих энергетических состояний занимает данный электрон. Всего для полной характеристики состояния электрона требуется четыре квантовых числа, и в каждом данном атоме невозможно существование двух электронов в одном и том же квантовом состоянии (запрет Паули). [c.479]

В противоположность идеалистам, которые ломку старых метафизических представлений о мире стали толковать в том смысле, что законы и основные принципы естествознания искусственны, что они не являются отражением объективной реальности, независимой от сознания человека,— Менделеев не только признавал существование объективного мира, но дошел до понимания того, что и законы науки носят объективный характер. Ломка старых понятий в связи с дальнейшим развитием науки отнюдь не уничтожает науки, как утверждают идеалисты. Может быть я и ошибаюсь,— писал Менделеев,— но все же полагаю, что в эпоху переоценки ценностей полезно предъявить то, что считаешь общею ценностью, пускай переоценивают, а то, пожалуй, подумают, что ничего ценного нет и у людей науки и что все дело в молотках ценовщиков Когда Менделеев выступил против естествоиспытателей, стремившихся заменить материализм идеализмом, новая физика делала лишь первые шаги в своем поступательном развитии. Правда, были уже открыты электроны и явления радиоактивности, но теория электронов и радиоактивности только начинала разрабатываться, квантовая теория еще находилась в пеленках, атомная физика лишь намечалась в контурах. [c.222]

Второе направление возникло в результате все более накоплявшихся противоречий между выводами классической физики и опытным изучением процессов, связанных с атомами и молекулами. Эти противоречия привели сначала к изменению привычных представлений о способах поглощения и отдачи энергии материальными телами ( 23), затем к новой фотонной теории света ( 24) и к созданию теории квантов, давшей физике и химии результаты огромной важности. Эта теория, разработанная План-ком (1900), Эйнштейном (1905) и Бором (1913), была лишь первым шагом к устранению упомянутых противоречий между классической физикой и опытом. Дальнейшее ее развитие привело к глубокому и радикальному пересмотру основных представлений классической физики и к созданию квантовой механики (Д е Бройль, 1924 Гейзенберг, 1925 Шредингер, 1926) с ее разнообразными применениями. Квантовая механика включает в себя теорию квантов, обобщает ее и разъясняет ее смысл. Это не дополнение к классической физике, а прежде всего изменение ряда ее основных положений. Поэтому бесполезно было бы. пытаться ее объяснять старыми физическими представлениями или сводить к ним. Наоборот, классическая физика есть предельный случай квантовой физики, справедливый для тел, размеры и массы которых значительно больше атомных. До тех пор пока экспериментаторы имели дело с телами таких размеров, классическая физика была достаточной. Открытия конца XIX и начала XX вв. позволили подойти к опытному изучению процессов, связанных с атомами, молекулами и электронами, и тогда обнаружилась необходимость замены классических представлений более празильными, что постепенно привело к созданию квантовой механики. [c.33]

Легко видеть, что квантовая теория света была до известной степени возвратом к старой корпускулярной теории Ньютона, который также рассматривал свет как поток материальных частик разной величины, подчиняющихся законам механики. Почти одновременно с Ньютоном были даны Гюйгенсом (конец XVII в.) основы волновой теории, согласно которой свет представляет собой колебания эфира. Френель (начало XIX в.) развил представления Гюйгенса, объяснил авления интерференции и решил спор в пользу волновой теории. Фарадей (1845) открыл действие магнитного поля на направление колебаний (электромагнитное вращение плоскости поляризации) и дал качественные основы электромагнитной теории вeta,, которая была разработана и приведена в стройную систему работами Максвелла (1873). Взгляды последнего получили полное экспериментальное подтверждение в открытых Г ерцем (1888) электромагнитных волнах. Новая квантовая механика является синтезом корпускулярных и волновых взглядов на природу света. [c.54]

Учитывая эти новые открытия, Планк и Эйнштейн со.здали квантовую теорию излучения, согласно которой свет — поток своеобразных корпускул (фотонов). По существу эти ученые предложили отказаться от метафизического представления о непрерывности явлений природы, в том число и энергетических процессов. Старому тезису классической физики природа не делает скачков они противопоставили антитезис, согласно которому энергия, несомая светом, может изменяться (поглощаться либо излучаться) не непрерывным потоком, а определенными порциями — квантами. Тем самым представления о дискретном (зернистом) строении вещества были распространены на энергетические процессы. [c.153]

В. В. Марковников, Н. А. Меншуткин, А. Кекуле и др. Значительные успехи физики и химии в конце XIX и на протяжении XX вв. оказали огромное влияние на развитие X. с. т. во всех ее направлениях. Особенно большое значение для развития X. с. т. имело электронное истолкование природы химической связи, а теория электронных смещений является прямым дальнейшим развитием класспческой теории химического строения органических веществ. Одновременно X. с. т. развивается в связи с возникновением квантовой химии. Но несмотря на новые пути развития X. с. т. в старой, классической форме не потеряла своего значения для установления химической природы и порядка связи во всяком новом органическом соединении. [c.275]

В первой трети нашего века наиболее значительные, революционные преобразования происходили в физике. Соанаиие теории относительности и квантовой механики до самого основания потрясло эту старую науку, дав ей новый, неслыханной силы импульс к дальнейшему развитию как вглубь, в поисках универсальных физических законов, так и вширь, в смежные области. [c.7]

Обычно программы подготовки химиков включают годовой курс физической химии. Одни преподаватели пытаются, сохранив весь объем старой физической химии, включать также все новые разделы, что приводит к значительному увеличению курса и перегрузке студентов. Другие преподаватели пытаются изложить весь курс физической химии с современной точки зрения, начиная от квантовой механики подобный подход приводит к поверхностному освещению (или полному исключению) таких разделов, как строение сложных молекул, теория жидкостей и растворов. Нужно иметь в виду, что физическая химия — не столько совокупность знаний, подлежащих усвоению, сколько набор методов, позволяющих предсказать свойства химической системы. Необходимо усвоить каждый из этих методов. Желательно, чтобы химическая термодинамика была представлена в макроскопическом приближении. Вряд ли стоит опускать эту область знаний из курса физической химии. Кроме того, желатель- [c.7]

Текущие задачи квантовой химии органических соединений. Подводя итоги, Хюккель пишет, что современная теория ненасыщенных и ароматических соединений имеет большие успехи по сравненпю со старыми структурно-химическим представлениями, а также новой формальной электронной теорией химической связиОднако перед теоретиками в этой области стоят большие задачи. Первой из них Хюккель называет разработку удовлетворительного способа описания и расчета строения соединений с гетероатомами вторая задача — развить дальше и углубить те скромные начинания, которые имеются в интерпретации связи между строением и реакционной способностью молекул третья задача — теоретически разработать зависимость между строением и цветностью. [c.308]

Как видно из вышеизложеяиого, авторы теории резонанса сначала в результате ошибочного толкования физического смысла квантово-механического расчета ввели представление о явлении резонанса и о резонансных структурах , которые представляют собой мысленные образы, оторванные от действительности. А затем оказывается, что эти воображае-мг,ю структуры и явление их резонанса существуют объективно и определяют все свойства и особенности реальных химических частиц. Говоря словами В. И. Ленина, на новой стадии развития и, якобы, по-новому получается старая кантианская идея разум предписывает законы природе (В. И, Ленин. Соч., изд. 4, т. 14, стр. 294). [c.36]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология