Волновая механика и энергетические состояния атомов

И. Е. Леннард Джонс с сотрудниками развил теорию взаимодействия между атомами, молекулами и поверхностями твердых тел, основанную на принципах волновой механики. Они пришли к выводу, что существует вероятность перехода из одного состояния в другое между различными энергетическими уровнями адсорбированного атома, и определили среднее время, в течение которого атом остается в наивысшем энергетическом состоянии. Они также находят, что коэффициент конденсации во многих случаях весьма далек от единицы. [c.22]

Расположение электронов вокруг ядра и их поведение определяются законами квантовой или волновой механики. Электроны, вращающиеся вокруг ядра атома, могут находиться от него на разных расстояниях, то есть находиться на разных энергетических уровнях. Каждому уровню соответствует определенное энергетическое состояние атома и при переходе электрона с одного уровня на другой атом излучает или поглощает энергию при переходе электрона с более отдаленной орбиты на менее отдаленную, то есть с уровня с более высокой энергией на уровень [c.15]

Вращение электрона вокруг собственной оси в отличие от вращения вокруг атомного ядра обозначают как (нем.) или spin (англ.). Оно определяется квантовым числом, уже упомянутым на стр. 145 и называемым спиновым квантовым числом s. Вращение электрона вокруг собственной оси вносит свою долю в магнитный момент атома, так как вращение электрически заряженного шарика вокруг собственной оси оказывает такое же действие, как электрический круговой ток. Правда, влияние спинового квантового числа s на магнитный момент атома, так же как влияние магнитного квантового числа т, обусловленного орбитальным моментом, проявляется только тогда, когда на атом действует внешнее магнитное поле. Однако, с другой стороны, вращение электрона вокруг собственной оси оказывает также влияние на вращательный импульс атома. Вследствие этого общий вращательный импульс атома и таким образом его энергетическое состояние зависят не только от орбитального квантового числа I, но также и от спинового квантового числа s. Из обоих чисел образуется так называемое внутреннее квантовое число j. Последнее всегда имеет положительное значение, а именно для I = О оно имеет только одно значение (] = 1/2), а для каждого / > О два значения, например j = 1з ж ) = 1/2 ддя I = 1. С позиций волновой механики также можно обосновать спиновое квантовое число s и его комбинацию с I, дающую квантовое число /, хотя объяснение спинового квантового числа S здесь несколько иное. Так как у щелочных металлов все -уровни, за исключением тех, для которых I = 0, делятся на два энергетических уровня, все линии в спектрах щелочных металлов, которые образуются за счет перехода на основной уровень 1 = 0, должны давать дублеты. Это и наблюдается в действительности. Расстояние между линиями дублета сильно возрастает с увеличением атомного веса. У желтой натриевой линии оно так мало (разница в длине волн 5,97 A), что для разделения этих составляющих требуется хороший спектроскоп. У цезия расстояние, однако, так велико, что обе синие линии цезия различаются даже при довольно слабой дисперсии (разница в длине волн составляет здесь 37,94 A для лежащего в инфракрасной области дублета первого члена главной серии цезия она составляет даже 422,4А). При переходах на более высокие уровни, чем основной, в эмиссионном спектре могут появиться более чем две линии, так как в этом случае не только исходный, но и конечный уровень разделяется на два уровня. В таких случаях говорят о сложных дублетах . [c.197]

В атоме Бора каждый электрон рассматривался как заряженнаи частица, движущаяся по определенной орбите, причем переход с одной орбиты на другую считался возможным и сопровождался приобретением или потерей целого числа квантов энергии. По новейшей теории волновой механики атома понятие частицы, ограниченной плоской орбитой, заменено функцией вероятности, имеющей максимум на том расстоянии от ядра, которое соответствовало радиусу орбиты Бора. Подобно тому, как атом имеет ряд дискретных энергетических состояний, рассматриваемых как стационарные состояния и характеризуемых квантовыми числами, так и молекула имеет нормальное состояние и систему стационарных состояний. Нормальное состояние отвечает наинизшему значению общей энергии молекулы и поэтому наибольшей устойчивости. Каждое состояние молекулы, как и атома или индивидуального электрона, характеризуется волновой функцией ф, из которой может быть вычислена, хотя бы теоретически, энергия системы. Предположим, что система атомов имеет в нормальном состоянии две возможные структуры, 1 и 2, представленные волновыми функциями ф, и фз. Теория постулирует, что функция ф = аф, - -также является возможной волновой функцией системы. Наиболее устойчивая конфигурация системы могла бы быть найдена, если бы мы определили отношение /а, дающее значение волновой функции ф, соответствующее минимуму энергии. [c.69]

Атом гелия. Трактовка атома гелия методами волновой механики была дана Гейзенбергом. Рассмотрим атом гелия, в котором один из электронов находится на низшем энергетическом уровне, т. е. в 15-состоянии, а второй электрон — на некотором возбужденном энергетическом уровне. Сначала мы не будем принимать в расчет кулоновское отталкивание электронов,т.е. будем рассматривать движение каждого электрона под влиянием ядра как не зависящее от присутствия второго электрона. Таким образом, волновые функции электронов оказываются подобными волновым функциям водорода, но, конечно, несколько измененными вследствие удвоенного заряда ядра. Обозначим волновую функцию невозбужденного состояния Л, а волновую функцию возбужденного состояния . Электроны обозначим соответственно 1 и 2. Если электрон 1 находится в невозбужденном состоянии, а электрон 2 в возбужденном, то будем писать (1) и ср (2), а при обратном соотношении обозначим их функции как ф (2) и а(1). Волновые функции всей системы получаются путем перемножения ф и ср. Так, если Ь )У йх йу йг представляет вероятность нахождения электрона (1) в определенном элементе объема — йх иухаг и ъ 2)) йх йу. йг — вероятность нахождения электрона (2) в элементе объема то вероятность их одновремен- [c.130]