Глава 6. Применение квантовой механики. §1 Принцип Паули (1925).
Состояние электрона в атоме характеризуется квантовыми числами:
Главное квантовое число: n=1,2,3.. E=-(1/n2)(k2me4/2 ħ 2)
Магнитное квантовое число: l=0,1,…,n-1 L= sqr(l(l+1)) ħ
Орбитальное квантовое число: ml=0,+-1,…,+-l Lz = ml ħ
Спиновое квантовое число: ms = +- ½ Pmsz = +- μб
В атоме не может быть 2х одинаковых электронов, находящихся в 1м и том же состоянии, кот. Характеризуется одним и тем же набором квантовых чисел.
Сколько электронов может быть в атоме при значении n? – 2n2 эл
§2 Распределение электронов в сложных атомах по оболочкам. Таблица Менделеева.
Принцип Паули определяет возможное количество электронов в атоме.
n=1 K-оболочка l=0 ml=0 ms=+-1/2 2 эл
n=2 L-оболочка l=0,1 ml=0,-1,0,1 ms=+-1/2 8 эл
n=3 N-оболочка l=0,1,2 ml=0,-1,0,1,-2,-1,0,1,2 ms=+-1/2 18 эл
n=4 M-оболочка 32 эл
электроны располагаются не произвольно а по оболочкам
распределение электронов по оболочкам
n |
оболочка |
подоболочки |
Всего эл. |
||||
S(l=0) |
P(l=1) |
d(l=2) |
f(l=3) |
g(l=4) |
|||
1 |
K |
2 |
|
|
|
|
2 |
2 |
L |
2 |
6 |
|
|
|
8 |
3 |
M |
2 |
6 |
10 |
|
|
18 |
4 |
N |
2 |
6 |
10 |
14 |
|
32 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
Таблица Менделеева
I период {1.водород H – 1S1
2.гелий He – 1S2}
II период {3.литий Li – 1S22S1
4.бериллий Be – 1S22S2
10. Ne - 1S22S22p6}
§3 Спектр сложных атомов.
1.Рентгеновские спектры.
λ = (10 -12 – 10 - 8) м
U = (10 -4 – 10 8) В
Подогревный катод нужен чтобы испускать электроны
На фоне сплошного спектра выделяются спектральные линии
2.Тормозное рентгеновское излучение (белое)
- сплошная часть спектра
Высокое U сообщает высокую V электрону
T=eU
Энергия большая
hνmax = eU = hC/λmin
Коротковолновая граница тормозного рентгеновского излучения λmin= hC/ eU
Тормозное рентгеновское излучение не зависит от материала катода и анода.
При увеличении U излучение становится более жестким, λmin смещается в сторону коротких длин волн.
U2>U1
Характеристическое рентгеновское излучение
Зависит от материала анода
У каждого элемента свой спектр
Возникает если электрон имеет достаточную энергию для того чтобы выбить какой-либо электрон с оболочки
kα, kβ, kγ,.. серия k
аналогичная L серия с L оболочкой
самое жесткое излучение: k серия
kα – бОльшая интенсивность
kγ – бОльшая частота
sqr(ν) = a (z - b) – закон Мозли
a – константа в пределах каждой серии. z – порядковый нормер. b – константа экранирования в пределах серии.
Можно переписать его подобно сериальной формуле для оптических спектров:
1/λ = R (z - b)2(1/ni2-1/nj2)
R = 1,1 10 –7 м –1
a = R (1/λ) (1/ni2-1/nj2)
k – серия: b=1
l – серия: b=7,5
переход электрона с более дальнего от ядра на ближний уровень(оболочку) происходит в МП других электронов, они экранируют.
ν = С/ λ
С/ λ = ν = CR(z - b)2(1/ni2-1/nj2)
ni – номер оболочки куда переходит электрон, nj – откуда переходит
k-серия как одна серия не наблюдается, происходят и другие серии
включаем рентгеновскую трубку, первым появляется тормозное излучение, увеличиваем U и появляется характеристическое излучение
a = R (1/ni2-1/nj2) (1/λkα)
(1/λkα) = R (z-1)2(1-(1/4))
И оптические спектры и рентгеновские спектры могут наблюдаться на 1 объекте.
Рентг – с глубоких оболочек, близких к ядру
Оптич – (не обязательно выбивать электроны) воздействие фотона. Перемещение на возбужденный уровень. E меньше.
Природа одинаковая – электромагн. Волны.