40.Спин электрона. Спиновое квантовое число. Опыты Штерна и Герлаха.

Для объяснения расщепления уровней Гаудсмит и Уленбек выдвинули в 1925 г. гипотезу о том, что электрон обладает собственным моментом импульса Ms, не связанным с движением электрона в пространстве. Этот собственный момент был назван спином.

Предположение о спине электрона было подтверждено большим количеством опытных фактов. Оказалось также, что наличие спина и все его свойства вытекают из установленного Дираком уравнения квантовой механики, удовлетворяющего требованиям теории относительности. Следовательно, спин электрона является свойством одновременно квантовым и релятивистским. Спином обладают также протоны, нейтроны, фотоны и другие элементарные частицы

Экспериментальное определение магнитных моментов атомов было осуществлено в 1922 г. О. Штерном и Герлахом. В их опытах пучок атомов пропускался через сильно неоднородное магнитное поле. Неоднородность поля достигалась за счет специальной формы полюсных наконечников электромагнита

41. Принцип Паули. Распределение электронов по энергетическим уровням атома.

В 1925 г. Паули сформулировал принцип, согласно которому в одном и том же атоме (или в какой-либо другой квантовой системе} не может быть двух электронов , обладающих одинаковой совокупностью квантовых чисел.

Состояние электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами:

В основном (невозбужденном) состоянии атома электроны должны располагаться на самых низких доступных для них энергетических уровнях.

Объяснение характера наблюдаемых на опыте основных состояний атомов дает принцип Паули. К электронам в атоме этот принцип можно сформулировать следующим образом: в одном и том же атоме не может быть двух электронов, обладающих одинаковой совокупностью квантовых чисел n, I, и

42.Линейный гармонический осциллятор с квантовой точки зрения.

Гармоническим осциллятором называют частицу, совершающую одномерное движение под действием квазиупругой силы Fx = —kx. Потенциальная энергия такой частицы имеет вид

Уровни энергии гармонического осциллятора являются эквидистантными, т. е. отстоящими друг от друга на одинаковое расстояние. Наименьшее возможное значение энергии равно =1/2hw. Это значение называется нулевой энергией.

Схема энергетических уровней гармонического осцилляторa:

Наличие нулевых колебаний означает, что частица не может находиться на дне «потенциальной ямы», причем этот вывод не зависит от ее формы. В самом деле, «падение на дно ямы» связано с обращением в нуль импульса частицы, а вместе с тем и его неопределенности. Тогда неопределенность координаты становится сколь угодно большой, что противоречит, в свою очередь, пребыванию частицы в «потенциальной яме».

43.Энергетические уровни молекул. Спектры атомов и молекул.

Излучение не взаимодействующих друг с другом атомов состоит из отдельных спектральных линий. В соответствии с этим спектр испускания атомов называется линейчатым. Простейший линейчатый спектр — спектр атома водорода. Спектры других элементов оказываются более сложными в этом случае спектральные линии располагаются не беспорядочно, а объединяются в серии.

В отличие от линейчатых спектров атомов молекулярные спектры при наблюдении в прибор средней разрешающей силы представляются состоящими из полос. В соответствии с их характером спектры молекул носят название полосатых спектров. В зависимости от того, изменение каких видов энергии (электронной, колебательной или вращательной) обусловливает испускание молекулой фотона, различают три вида полос: 1) вращательные, 2) колебательно-вращательные и 3) электронно-колебательные.