Соотношения неопределенностей Гейзенберга.
В квантовой механике рассматриваются микрообъекты, которые обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами. Свойства и характеристики этих объектов разительно отличаются от привычных из классической механики. В частности, микрообъект невозможно характеризовать определенными значениями координаты и импульса, энергии и момента времени, в который микрообъект этой энергией обладает. Эти особенности выражаются следующими соотношениями:
Здесь Δx, Δy, Δz – неопределенность (погрешность) координаты. Δpx , Δpy , Δpz-погрешность значения проекций импульса, ΔE – погрешность значения энергии, Δt – неопределенность значения времени.
Таким образом, если мы точно знаем координату микрообъекта (Δx=0), то погрешность проекции его импульса приближается к бесконечности, т.е. импульс не знаем совсем, и наоборот.
Квантовые числа
Квантовые числа — энергетические параметры, определяющие состояние электрона и тип атомной орбитали, на которой он находится.
Главное квaнтовое число n определяет общую энергию электрона и степень его удаления от ядра (номер энергетического уровня); оно принимает любые целочисленные значения, начиная с 1 (n = 1, 2, 3, . . .)
Орбитальное (побочное или азимутальное) квантовое число l определяет форму атомной орбитали. Оно может принимать целочисленные значения от 0 до n-1 (l = 0, 1, 2, 3,..., n-1). Каждому значению l соответствует орбиталь особой формы. Орбитали с l = 0 называются s-орбиталями, l = 1 – р-орбиталями (3 типа, отличающихся магнитным квантовым числом m), l = 2 – d-орбиталями (5 типов), l = 3 – f-орбиталями (7 типов).
Магнитное квантовое число m определяет ориентацию орбитали в пространстве относительно внешнего магнитного или электрического поля. Его значения изменяются от +l до -l, включая 0. Например, при l = 1 число m принимает 3 значения: +1, 0, -1, поэтому существуют 3 типа р-АО: рx, рy, рz.
Спиновое квантовое число s может принимать лишь два возможных значения +1/2 и -1/2. Они соответствуют двум возможным и противоположным друг другу направлениям собственного магнитного момента электрона, называемого спином (от англ. веретено). Для обозначения электронов с различными спинами используются символы:
и
.
Принцип Паули можно сформулировать следующим образом: в пределах одной квантовой системы в данном квантовом состоянии может находиться только одна частица, состояние другой должно отличаться хотя бы одним квантовым числом.
Ядерная физика.
Дефе́кт
ма́ссы (англ. mass
defect)
— разность
между суммой
масс покоя нуклонов,
составляющих ядро данного нуклида,
и массой
покоя атомного
ядра этого нуклида, выраженная в
атомных
единицах массы. Обозначается обычно
.
Согласно соотношению Эйнштейна, энергия связи пропорциональна дефекту массы:
где
—
дефект массы и с —
скорость
света в вакууме.
Дефект массы характеризует устойчивость ядра.
Закон радиоактивного распада:
|
|
где No - количество радиоактивных ядер в момент времени t = 0. λ- постоянная распада. Время, за которое первоначальное количество радиоактивных ядер уменьшится в два раза, называется периодом полураспада T1/2
|
|
А́льфа-части́ца
(α-частица), положительно заряженная
частица, образованная 2 протонами
и 2 нейтронами.
Идентична ядру атома гелия-4
(
).
Образуется при альфа-распаде
ядер.
В
общем виде формула альфа-распада выглядит
следующем образом:
Пример
альфа-распада для изотопа
238U:
Бе́та-распа́д —
тип радиоактивного
распада, обусловленного слабым
взаимодействием и изменяющего заряд
ядра на единицу. При этом ядро может
излучать бета-частицу
(электрон
или позитрон).
В случае испускания электрона он
называется «бета-минус-распадом» (
),
а в случае испускания
позитрона — «бета-плюс-распадом»
(
).
Кроме
и
-распадов,
к бета-распадам относят также электронный
захват, когда ядро захватывает атомный
электрон.
В
-распаде
слабое
взаимодействие превращает нейтрон
в протон,
при этом испускаются электрон и
антинейтрино:
.Когда протон и нейтрон являются частями атомного ядра, эти процессы распада превращают один химический элемент в другой. Например:
(
распад),
(
распад),
(электронный
захват).