- •34. Основные законы геометрической оптики. Принцип Ферма. Полное внутреннее отражение. Призмы.
- •35. Оптические системы. Аберрации оптических систем.
- •36. Интерференция света. Понятие о когерентности.
- •37. Методы наблюдения интерференции в оптике. Интерференция в тонких плёнках. Интерферометры. Применение интерференции.
- •38. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля.
- •39. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга.
- •40. Поляризация света.
- •41. Поглощение и рассеяние света.
- •42. Дисперсия света. Фазовая и групповая скорости. Эффект Вавилова-Черенкова.
- •43. Корпускулярно-волновой дуализм.
- •44. Фотоэлектрический эффект. Фотоны. Уравнение Эйнштейна.
- •45. Тепловое излучение. Законы излучения абсолютно черного тела.
- •46. Волновая функция и ее физический смысл. Уравнение Шредингера.
- •47. Опыт Штерна и Герлаха. Спин и магнитный момент электрона. Квантование энергии, момента импульса и проекции момента импульса.
- •48. Электроны в кристалле. Энергетические зоны.
- •49. Принцип Паули. Периодическая система элементов Менделеева
- •50. Простейшие задачи квантовой механики: квантование энергии частицы в потенциальной яме, линейный гармонический осциллятор. Нулевая энергия.
- •51. Люминесценция. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры.
- •52. Строение атомов. Опыты Резерфорда. Постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.
- •53. Ядерные реакции деления и синтеза. Ядерная энергетика.
- •54. Радиоактивность. Природа превращений. Закон радиоактивного распада.
- •55. Экспериментальные методы ядерной физики. Ускорители заряженных частиц.
- •Линейный индукционный ускоритель
- •Линейный резонансный ускоритель
- •56. Классификация элементарных частиц. Античастицы.
49. Принцип Паули. Периодическая система элементов Менделеева
В 1869 г. Д.И. Менделеев открыл периодический закон химических и физических свойств элементов в зависимости от атомной массы (рис. 8.2). Выяснилось, что если расположить все химические элементы в порядке возрастания их атомных масс, то обнаруживается сходство физико-химических свойств элементов. Через промежутки, называемые периодами, элементы, расположенные в одном вертикальном ряду – группе элементов, – обнаруживают повторяемость физических и химических свойств. Во времена Менделеева были известны 64 элемента. Расположив их в систему, Менделеев в некоторых случаях должен был отступить от принципа связи периодичности с возрастанием атомной массы (K и Ar). Физический смысл порядкового номера Z элемента периодической системы Менделеева был выяснен в ядерной модели атома Резерфорда. Порядковый номерZэлемента совпадает с числом протонов – положительных элементарных зарядов в ядре. Число их закономерно возрастает на единицу при переходе от предыдущего химического элемента к последующему. Это число совпадает с общим количеством электронов в атоме данного элемента. |
Химические свойства элементов, их оптические и некоторые другие физические свойства объясняются поведением внешних электронов, называемых валентными или оптическими. Периодичность свойств химических элементов связана с периодичностью в расположении валентных электронов атома различных элементов. Объяснение строения периодической системы элементов, теоретическое истолкование периодической системы Менделеева было дано в квантовой теории Бором в 1922 г. еще до появления квантовой механики. Последовательная теория периодической системы основывается на следующих положениях: 1) общее число электронов в атоме данного химического элемента равно порядковому номеру Z этого элемента; 2) состояние электрона в атоме определяется набором его четырех квантовых чисел: n, l, , ; 3)распределение электронов в атоме по энергетическим состояниям должно удовлетворять принципу минимума потенциальной энергии: с возрастанием числа электронов каждый следующий электрон должен занять возможные энергетические состояния с наименьшей энергией; 4) заполнение электронами энергетических уровней в атоме должно проходить в соответствии с принципом Паули. Пример: Z = 1 (водород, Н). Единственный электрон атома водорода находится в состоянии 1s, характеризуемом квантовыми числами n = 1, l = 0, , m = 0 (ориентация его спина произвольна).
Принцип Паули: в атоме не может быть 2 и более электронов которые находились бы в одинаковых состояниях, так как состояние электрона в атоме характеризуется 4 квантовыми числами n,l, , то в любой атомной системе не может быть 2 электронов с одинаковым набором квантовых чисел n,l, , .
Так как квантовое число принимает 2 значения , то иногда говорят что на каждом уровне находятся 2 электрона с антипараллельными спиновыми моментами.
Согласно принципу минимума энергии заполнения электронами слоев атома в невозбужденном состоянии происходит в порядке замещения мест соответствует минимуму полной энергии атома, т.е. электрон занимает свободное состояние с наименьшей энергией.Т.к. принимает 2 значения , а число принимает (2l+1) значений, то число электронов в подслое не превышает 2(2l+1). При заданном квантовом числе m, квантовое число l принимает значение от 0 до n-1 поэтому максимальное число электронов в каждом слое можно найти вычислив сумму
Принцип Паули дает объяснение периодической заполняемости электрона атома. Если начать с атома водорода имеющего один электрон то каждый последующий элемент можно получить увеличив заряд ядра последующего элемента на 1 и добавляя еще один электрон который нужно помещать в доступное согласно принципу Паули состояние с наименьшей энергией. Эти электроны постепенно заполняют слой с одним и тем же квантовым числом n. Если заряд водорода увеличить на 1 и добавить электрон, то получиться гелий, оба электрона будут находиться в K оболочке(n=1).но с антипараллельной ориентацией спинов.