39.Паули принципі

Паули принципі. Күрделі атомдардың орбитальдарын электрондармен толтыру үшін орбитальдардың әрқайсысында бола алатын электрондар санын анықтап алу қажет. Ол үшін 4 квант санын өзара комбинациялайдың жолын білу керек.

Швецария физигі В. Паули 1925 жылы элементтердің периодтық жүйедегі орнына қарап және спектрлерін анализдей отырып, квант сандарын электронның реалды күйін сипаттай алатындай етіп, комбинациялаудың жалпы принципін ұсынған. Паули бұл тыйым салу деп аталған принципі бойынша бір атомның ішінде барлық жағынан ұқсас екі электрон болуы мүмкін емес, яғни атомдағы 2 электронның 4 квант санының төртеуі де бірдей бола алмайды.

Атомдағы әрбір электронның басқалардан гөрі ең кемінде бір квант саны өзгеше болуы керек. Паули принципін пайдалана отырып алғашқы екі квант қабатында бола алатын электрондардың санын табайық: n = 1, l = 0 десек, ондағы электрондардың тек спиндері ғана өзгеше болады:

n l m s;1 – электрон: 1 0 0 +½; 2- электрон: 1 0 0 -½

Мұнда үшінші электрон болуы мүмкін емес, егер болған жағдайда онда Паули принципін бұзып, үшінші электрон алғашқы екеуінің біреуіне ұқсап кетер еді. n = 2 болғанда біріне бірі ұқсамайтын 8 электрон бола алады. Бір квант қабатындағы бірдей орбитальдарды электрондармен толтыру үшін Гунд ережесін білу керек. Гунд ережесі бойынша берілген қабатшадағы электрондардың спин сандарының қосындысы максималь болуы шарт.

40. Электрондардың атомда күйлері бойынша орналасуы. Атом өте ұсақ бөлшек болғандықтан ондағы электронның қозғалысы микродүниненің қозғалу заңдылықтарына бағынады. Электрондар ядро сыртындағы кеңістікті біртіндеп толтырады, электрондардың орналасу заңдылықтарын білу элементтің физикалық және химиялық қасиеттерін анықтау үшін қажет. Электрон ядроын одан белгілі бір қашықтықта (энергия қорының шамасына қарай) айналып жүру мүмкіндігі ең жоғары кеңістіктің бөлігі орбиталь – электрондық бұлт деп аталады. Қозғалыстағы электрон бұлтының пішіні әр түрлі болады: шар тәрізді, олар s әрпімен белгіленеді. p- электрондар гантель тәрізді, олардан басқа d- деңгейшелері де болады. Химиялық әдебиеттерде s-орбитальды s –деңгейше, p- орбитальды p- деңгейше деп те атайды, s- орбиталь кеңістікте бір түрде ғана орналасады, оны бір кванттық ұяшықпен, ал p-орбиталь кеңістікте үш түрлі ( x,y,z бағыттарында) орналаса алатындықтан оны үш кванттық ұяшықпен белгілейді.

Енді элементтердің электрондарының орналасуын көрсететін формулаларына көшейік. Сутек атомында бір ғана электрон бар. Ол бірінші энергетикалық деңгейде s-деңгейшеде орналасқан, олай болса сутек атомының электрондық формуласы ˥ болады, ал гелий атомыныкі - .

Атомда электрондар ядроны айнала қозғалуынан басқа өз білігінен де айнала алады. Жердің күнді айналуымен бірге өз білігінен де айналатыны сияқты.

41. Іріктеу ережелері. Кванттық механиканың әдістерін пайдаланып атом спектрінде байқалатын спектрлік сызықтардың интенсивтігін есептеп табуға болады. Есептей келгенде интенсивтігі сезілетін сызықтар қосымша кванттық сан өзгергенде, ал магниттік кванттық сан өзгермейтіндігі анықталады. Сөйтіп бұл шарттар былай жазылады , сондықтан осы және кванттық сандарын іріктеу ережелері деп атайды.

42. Электронның спині. Электронның өз білігінен айналуын спин деп атайды, электрон сағат тілінің қозғалыс бағытымен немесе оған қарама-қарсы бағытта қозғалады, ол формулада бір кванттық ұяшықта екі электронды орналастырғанда бағдаршаларды қарама-қарсы жазу арқылы көрсетіледі.

43. Теңбе-тең бөлшектердің ажыратылмаушылық принципі. Егер де бір бөлшектің қозғалысын қарастырудан гөрі көпэлектронды жүйеге көшетін болсақ , онда олардың классикалық физикада жоқ ерекше қасиеттерінің пайда болатындығын байқаймыз. Айталық, кванттық механикалық жүйе тек бірыңғай бөлшектерден, мысалы электрондардан түзілсін. Сонда барлық электрондардың физикалық қасиеттері яғни массасы, электрлік заряды, спині және тағы да басқа ішкі қасиеттері бірдей болады. Сондықтан осындай бөлшектер теңбе-тең бөлшектер д.а. Олай болса, теңбе-тең бөлшектердің ерекше қасиеттері кванттық механикада теңбе-тең бөлшектердің ажыратылмаушылық принципі д.а.

44. Кванттық статистика элементтері.

45.Спонтанды және еріксіз сәуле шығару. Спонтанды сәуле шығару дегеніміз қозған атомның өздігінен жоғары энергетикалық деңгейден төменге өтуі. Спонтанды сәуле шығаруы когерентті болмайды, себебі бұл жағдайда жеке атомдар бір-бірінен тәуелсіз жарық шығарады. Спонтанды сәуле шығаруын кәдімгі жарық көздері шығарады.

Еріксіз немесе индуцияланған сәуле шығару дегеніміз түскен сәуленің әсерінен қозған атомдардың сәуле шығаруы. Еріксіз көшулер кезінде шығарылатын жарық немесе индуцияланған жарық , оның пайда болуына себепші болған өткінші жарықпен когерентті болады, яғни екеуі бір бағытта таралады, сондықтан индуцияланған жарық өткінші жарықты күшейтеді.