МИКРОЧАСТИЦЫ И ЗАКОНЫ ИХ ДВИЖЕНИЯ Электрон

Подобно тому, как в классической механике имеют место фундаментальные законы Ньютона, описывающие движение макротел, для движения электрона и других микрочастиц сформулированы свои — квантовомеханические законы, в частности, уравнение Шредингера. Если состояние системы (ф) не изменяется во времени, то говорят, что система находится в стационарном состоянии. Рассмотрим такое стационарное состояние для микрообъекта (электрона, например). [c.49]

Современная теория строения атомов и молекул основана на законах квантовой механики, описывающих движение электронов и других микрочастиц (микрообъектов). Они резко отличаются от законов классической механики, определяющих движение микрообъектов, к числу которых принадлежат все объекты, видимые в оптический микроскоп или невооруженным глазом. [c.218]

Новые законы движения электронов и других микрочастиц были открыты в 1926—1928 гг. Э. Шредингером (1887—1961), В. Гейзенбергом (1901 —1976) и П. Дираком (1902—1984). Эти законы легли в основу одного из1 разделов современной физики — квантовой механики. Ученые исходили из волновых свойств электрона, обнаруженных с помощью опытов по интерференции электронных пучков. [c.143]

Релятивистская К.м. рассматривает квантовые законы движения микрочастиц, удовлетворяющие требованиям теории относительности. Осн. ур-ния релятивистской К. м. строго сформулированы только для одной частицы, напр, ур-ние Дирака для электрона либо любой др. микрочастицы со спином /2 ур-ние Клейна - Гордона - Фока для частицы со спином 0. Релятивистские эффекты велики при энергиях частицы, сравнимых с ее энергией покоя, когда становится необходимым рассматривать частицу, создаваемое ею поле н внеш. поле как единое целое (квантовое поле), в к-ром могут возникать (рождаться) и исчезать (уничтожаться) др. частицы. Последоват. описание таких систем возможно только в рамках квантовой теории поля. Тем не менее в большинстве атомных и мол. задач достаточно ограничиться приближенным учетом требований теории относительности, что позволяет для их решения либо построить систему одноэлектронных ур-ний типа ур-ния Дирака, либо перейти к феноменологич. обобщению одноэлектронного релятивистского подхода на многоэлектронные системы. В таких обобщениях к обычному (нерелятивистскому) гамильтониану добавляются поправочные члены, учитывающие, напр., спин-орбитальное взаимодействие, зависимость массы электрона от его скорости (масс-поляризац. поправка), зависимость кулоновского закона взаимод. от скоростей заряженных частиц (дарвиновский член), электрон-ядерное контактное сверхтонкое взаимодействие и др. [c.365]

Теория Бутлерова получила дальнейшее развитие в связи с новыми представлениями о законах движения ато.мов, электронов и других материальных микрочастиц, рассматриваемых в квантовой механике. [c.89]

Теория Бора сыграла большую роль в химии и физике. Она позволила выяснить структуру атомов отдельных элементов, установить связь между ними, раскрыть законы спектроскопии, механизм лучеиспускания и т. д. Но в атомах наблюдается ряд явлений, которые этой теорией полностью не объяснялись. Движение электрона в атоме весьма сложно и своеобразно. Электрон не простой шарик, а сложное образование, ведущее себя одновременно и как частица и как волна. Потребовалось в корне изменить представление о микрочастицах материи и их движении. [c.52]

Несмотря на большой успех в объяснении спектров атом( в водорода, теория Бора оказалась не в состоянии объяснить спектры других атомов. Это побудило к созданию более общей квантовой теории, которая могла бы быть применена к различным сложным системам столь же успешно, как теория Бора для водорода. Дальнейшие исследования строения электронных оболочек атомов и характера взаимодействия электронов привели к рождению квантовой механики, которая позволяет успешно изучать системы, состоящие из микрочастиц. В отличие от классической механики, исследующей законы движения тел с большими массами, квантовая механика является механикой частиц малых масс. Хотя математический аппарат квантовой механики довольно сложен, а ее некоторые постулаты абстрактны, это не помешало бурному развитию квантовой теории строения вещества и привело к настолько важным практическим решениям, значение которых трудно переоценить. [c.16]

В современной науке представления о состоянии электронов, участвующих в образовании химических связей, получили дальнейшее развитие на основе квантовой механики. Эта область физики, занимающаяся изучением законов движения микрочастиц (атомов, электронов, протонов, нейтронов и т. д.) и учитывающая в отличие от классической механики волновые свойства материи, связана с применением сложных математических расчетов и теоретических положений. Мы ограничимся кратким изложением основных понятий о природе ковалентных связей в свете представлений квантовой механики. [c.24]

Это явление получает свое объяснение только на основе законов квантовой механики, которая устанавливает, что при периодическом движении энергия микрочастиц не может иметь любые значения, а изменяется строго определенными порциями — квантами. Так, например, электроны в атоме могут иметь лишь определенные состояния, в которых они обладают различными энергиями, отличающимися друг от друга на дискретные величины. [c.84]

В квантовой механике движение микрочастиц описывается уравнением Шредингера, играющим роль, подобную роли уравнений законов Ньютона в классической механике. Движение волны частицы (например, электрона) количественно характеризуется амплитудой (волновой функцией), которая вычисляется из уравнения Шредингера. Квадрат функции 1115 12 выражает вероятность нахождения электрона в данном месте пространства. [c.78]

Теория строения атома основана на законах, описывающих движение микрочастиц (электронов, атомов, молекул) и их систем (например, кристаллов). Массы и размеры микрочастиц чрезвычайно малы по сравнению с массами и размерами макроскопических тел. Поэтому свойства и закономерности движения отдельной микрочастицы качественно отличаются от свойств и закономерностей движения макроскопического тела, изучаемых классической физикой. Движение и взаимодействия микрочастиц описывает квантовая (или волновая) механики. Она основывается на представлении о квантовании энергии, волновом характере движения микрочастиц и вероятностном (статистическом) методе описания микрообъектов. [c.16]

Таким образом, при переходе от любого элемента Периодической системы Д. И. Менделеева к следующему заряд ядра увеличивается на единицу, также на единицу увеличивается и число электронов. Величина заряда атомного ядра любого элемента 2 есть не что иное, как его атомный, или порядковый номер в Периодической системе. Величина 2 также равна числу электронов в атоме данного элемента и определяет его химические свойства. Очевидно, что с увеличением числа Z строение атома соответствующего элемента усложняется. Так атом урана — одного из самых тяжелых элементов — имеет 2—92, и, следовательно, содержит 92 электрона, вращающихся вокруг ядра. Можно полагать, что такое большое число двигающихся частиц должно располагаться внутри атома некоторым упорядоченным образом. Каков же этот порядок Можно ли его найти, пользуясь законами Ньютона и небесной механики, или этот микромир подчиняется своим особым законам Для ответа на подобные вопросы следует познакомиться с данными, характеризующими движение микрочастиц. [c.230]

Уравнение (Х1П-3) устанавливает связь между скоростью электрона и радиусом орбиты. Согласно этому уравнению разрешены орбиты любого радиуса, следовательно, энергия вращающегося электрона, может изменяться непрерывно. Однако уже было отмечено, что при периодическом движении энергия микрочастиц в ходе различных процессов изменяется скачкообразно. Так, энергия е колеблющейся частицы выражается уравнением e=n/гv, где п — целое число (см. гл. XII). Это означает, что и радиус орбиты, и скорость, и все другие механические характеристики электрона не могут изменяться непрерывно. В частности, это относится к такой характеристике, как момент количества движения тиг. Согласно законам квантовой механики, величина тюг определяется уравнением [c.239]

Беспорядочное тепловое движение заряженных частиц в газе. Диффузия. Как и всякие другие микрочастицы, электроны и ионы являются носителями тепловой энергии и постоянно находятся в беспорядочном тепловом движении. При отсутствии поля это движение такое же, как и обычное тепловое движение частиц ни одно направление движения не имеет преимущества перед другим различные скорости распределены между отдельными частицами по законам случайных явлений скорость каждой частицы меняется по величине и направлению после каждого её столкновения (взаимодействия) с другой частицей. В первом приближении мы имеем право не учитывать более детально таких редких явлений среди общего числа соударений, как ионизация толчком, образование отрицательных ионов, рекомбинация положительных ионов и электронов и другие неупругие соударения. Мы вправе рассматривать ионизованный газ с молекулярно-кинетической точки зрения как смесь нейтрального газа и отдельных газов, составленных совокупностью электронов, положительных ионов, отрицательных ионов, возбуждённых частиц. Каждому из этих газов мы вправе приписывать своё парциальное давление и говорить о его концентрации. [c.259]

Но, думаю, нельзя не подчеркнуть степень неблагополучия. Давайте вычислим, сколько мог прожить простейший атом — атом водорода, если бы в мире микрочастиц господствовали классические законы. Состав его известен протон и электрон. Без движения такая система суш ествовать не может электрон попросту свалится на протон. Враш ение должно компенсировать силу притяжения е /г (где г — расстояние от электрона до протона). Поскольку ускорение равно у" /г (где V — скорость движения по орбите), из равенства mv /r = = е г следует, что mv 1 = е /2г, а энергия электрона — сумма потенциальной (—е /г) и кинетической mv /2) энергий — равна [c.178]

Неопределенность в положении электрона в атоме — проявление одного из основных законов природы, так называемого принципа неопределенности. Согласно этому принципу невозможно точно определить значения ряда взаимосвязанных свойств материального объекта — чем точнее выясняется одно свойство, тем менее точно можно определить другое. Рассмотрим, например, такие взаимосвязанные свойства микрочастицы, как положение ее в пространстве и скорость движения в данный момент времени. Обозначим объем, в котором может находиться микрочастица, а АУ разность между предельными значениями возможных для нее скоростей. Так как частица может оказаться в любой точке объема А , величина .W характеризует неопределенность в положении частицы. Аналогично А К характеризует неопределенность в ее скорости. Согласно принципу неопределенности А1 и А У [c.24]

Законы движения микрочастиц в квантовой механике существенно отличаются от классических. С одной стороны, они ведут себя (например, при столкновениях) как частицы, обладающие неделимыми зарядами и массой, с другой — как волны, обладающие определенной частотой (длиной волны) и характеризующиеся волновой функцией а1з — свойством, отрал<ающим волнообразно распространяющееся возмущение, причем устойчивое движение электрона в атоме, как показал Шредингер (1926), описывается при помощи указанной волновой функции 1)7, являющейся регне-нием волнового уравнения особого типа — уравнения Шредингера. Это уравнение получается в результате подстановки в уравнение сферической волны, описывающее периодическое изменение по закону гармонических колебаний в трехмерном пространстве, длины волны из уравнения де Бройля. Такой подход основан на постулате квантовой механики, согласно которому уравнение сферической волны описывает распространение волн де Бройля. [c.47]

Современная теория строения атомов и молекул основана на новых законах, описывающих движение электронов и других малых частиц — так называемых микрочастиц. Эти законы были сформулированы в 1925— 1927 гг. они резко отличаются от законовг-определяющих движение больших тел — макротел. [c.41]

В классической физике принималось, что поток энергии является непрерывным. Однако М. Планк (1900) в результате изучения электромагнитного поля показал, что излучение (видимый свет, рентгеновское, у-излучение и др.) испускается, распространяется и поглощается не непрерывно, а определенными порциями . Порция лучистой энергии получила название квант (лат. quantum, читается квантум — количество). А. Эйнштейн (1905) разработал квантовую теорию света, согласно которой свет представляет собой поток световых квантов — фотонов. Так было доказано, что электромагнитное поле имеет дискретное строение. Энергия его передается квантами. Подобно этому электрон можно рассматривать как квант электрической энергии. Так возник новый раздел теоретической физики — квантовая механика. Основной ее задачей является изучение законов движения и взаимодействия микрочастиц. Вся энергетика в этой области целиком основана на квантовых представлениях. [c.31]

Эта теория, возникшая после открытия электрона (Дж. Дж. Томсон, Кауфман) и дискретной структуры атолш (Резерфорд, Бор, Перрэн и др.), получила особенно быстрое развитие с появлением волновой механики (или квантовой механики). Эта новая наука о законах движения микрочастиц, основанная на гипотезе Луи де Бройля (1924 г.), позволила углубить знания физических законов, которым подчиняются электроны. [c.9]

Корпускулярно-волновая природа микрочастиц. Соотношения де-Бройля. Опыт показывает,что движение микрочастиц происходит по законам, отличным от законов классической механики микрочастице присущи некоторые свойства корпускул (частиц) и некоторые свойства волн. С одной стороны, электрон (или протон, заряженный мезон) движется и действует подобно корпускуле в камере Вильсона он оставляет след, похожий на траекторию частицы (рис. 1), в столкновениях участвует как целое (ого энергия и импульс связаны таким же соотношением, как и у обычной частицы в классич. механике). Поэтому до 20-х гг. элек-троны рассматривались кай корпускулы. Вместе с тем Рис. 1. Следы электронов в ка- [c.253]

В противоположность этому для микрочастиц могут иметь определенные значения не все эти величины, а лишь часть их значения другой части величин остаются неопределенными. Напр., свободный электрон может обладать определенным значением импульса, но его координата в этом случае будет совершенно неопределенной неопределенность координаты свободного электрона в данном случае проявляется в том, что при точном ее измерении она с равной вероятностью принимает любое значение. Электрон, связанный в атоме, может иметь лишь определенные значения 3 величин — энергии, момента количества движения и одной из проекций момента (см. ниже). Набор значений этих величин — значений энергии, момента и проекции момента — однозначно определяет состояние электрона в атоме они зависят от целых и нолуцелых квантовых чисел, характеризующих данное состояние. Остальные ше динамич. характеристики атомарного электрона — координата, импульс, кинетическая и потенциальная энергия в отдельности, две другие проекции момента количества движения — остаются неопределенными в случае связанного состояния вероятности возможных значений этих величин, получающихся при их точном измерении, распределяются по строго определенным законам, характерным для данного состояния. [c.255]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология