23. В чем состоят постулаты Бора
Модель Бора была попыткой объяснить устойчивость атома и спектры водорода, которых классическая электродинамика объяснить не могла. Он ввёл квантовые постулаты, не выводимые из классики.
Постулат 1. Существование стационарных состояний
Атом
может находиться только в особых
стационарных состояниях (энергетических
уровнях).
В этих состояниях электрон движется без излучения, хотя по классике любое ускоренное движение (по орбите) должно приводить к потере энергии.
Стабильность атома обеспечивается тем, что электрон “сидит” на одном из дискретных уровней и не излучает.
Постулат 2. Квантование углового момента
Орбитальный момент количества движения электрона в стационарном состоянии принимается только дискретные значения:
Это условие определяет возможные радиусы орбит:
То есть электрон может “кружить” только на определённых орбитах.
Постулат 3. Квантование излучения при переходах
При переходе электрона между стационарными состояниями n→m излучается или поглощается фотон с энергией:
Отсюда объясняется дискретность спектральных линий водорода: каждая линия соответствует определённой разности уровней.
Постулат 4. Принцип соответствия
При больших квантовых числах n поведение электронов в атоме должно приближаться к классическому движению.
Это был способ Бора связать новую квантовую модель со старой физикой.
35. В какой вид преобразуется энергия электромагнитного поля при ядерном магнитном резонансе?
Ядро с магнитным моментом μ помещают в постоянное магнитное поле B0. Энергия взаимодействия:
Это приводит к расщеплению энергетических уровней (эффект Зеемана). Разность уровней:
Если подать РЧ поле с частотой ω=ω0, ядра поглощают энергию — происходит резонанс.
Энергия поля уходит:
1) Преобразуется в увеличение энергии спиновой системы (магнитной энергии ядер)
Поглощение энергии переводит ядра с нижнего энергетического уровня (с проекцией магнитного момента вдоль поля) на верхний. То есть энергия идёт на изменение ориентации магнитных моментов ядер.
2) Часть энергии превращается в когерентную поперечную намагниченность
После возбуждения ядра прецессируют синхронно. Возникает поперечная составляющая магнитизации, которая индуцирует ЭДС в катушке — измеряемый сигнал ЯМР.
То есть часть энергии временно существует как энергия упорядоченного прецессионного движения магнитных моментов.
3) Постепенно вся энергия передаётся решётке и превращается в тепло
Через процессы релаксации:
T1 — спин–решёточная релаксация: спины отдают энергию кристаллической решётке (окружающим атомам → фононам → нагреву).
T2 — фазовая релаксация: спиновая когерентность разрушается, упорядоченная поперечная намагниченность исчезает.
Большая часть энергии РЧ-поля превращается в тепло в веществе (в виде энергии колебаний атомов/решётки).