6.Спектор излучения атома водорода. Модели атома Томпсона и Резерфорда .Формула Бальмера.

Спектр Излучения Атома Водорода

В нагретом до высокой температуры водороде можно наблюдать характерный линейчатый спектр. Все спектральные линии группируются в серии в зависимости от того, на какой энергетический уровень переходят электроны. Переходы в первые возбужденные состояния на второй энергетический уровень с верхних уровней образуют серию Бальмера (n = 2), при переходе на первый энергетический уровень с n = 1 образуют серию Лаймана

Модель атома Томпсона и Резерфорда.

Резерфорд создал ядерную( планетарную) модель атома.

По этой модели следует, что атом состоит из заряженного ядра в составе которого находятся протоны и нейтроны. Заряды ядра определяются суммарным зарядом всех протонов.

Исхдя из этой модели следует,что электроны вращаясь вокруг ядра должны терять энергию.

-формула Бальмера.

7.Теория атома водорода по Бору.

Постулаты Бора.

1)В атоме существуют стационарные состояния в которых атом не излучает и не поглощает энергию.

2) В станционарных состояниях атома, электрон двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные значения, удовлетворяющие следующему условию момента импульса m*V*r=n*h

С Интернета: Электрон в атоме, не теряя энергии, двигается по определённым дискретным круговым орбитам для которых момент импульса квантуется: , где n — натуральные числа, а — постоянная Планка. Пребывание электрона на орбите определяет энергию этих стационарных состояний.

При переходе электрона с орбиты (энергетический уровень) на орбиту излучается или поглощается квант энергии hν = En − Em, где En;Em — энергетические уровни, между которыми осуществляется переход. При переходе с верхнего уровня на нижний энергия излучается, при переходе с нижнего на верхний — поглощается.

8. Квантовая теория атома водорода. Квантовые числа. Принцип Паули.

Квантовые числа – целые или дробные числа, определяющие возможные значения физических величин, характеризующих квантовую систему (молекулу, атом, атомное ядро, элементарную частицу). Квантовые числа отражают дискретность (квантованность) физических величин, характеризующих микросистему. Набор квантовых чисел, исчерпывающе описывающих микросистему, называют полным. Так состояние электрона в атоме водорода определяется четырьмя квантовыми числами: главным квантовым числом n (может принимать значения 1, 2, 3, …), определяющим энергию Еn электрона (Еn = -13.6/n2 эВ); орбитальным квантовым числом l = 0, 1, 2, …, n – 1, определяющим величину L орбитального момента количества движения электрона (L = [l(l + 1)]1/2); магнитным квантовым числом m < ± l , определяющим направление вектора орбитального момента; и квантовым числом ms = ± 1/2, определяющим направление вектора спина электрона.

Основные квантовые числа:

n Главное квантовое число: n = 1, 2, … .

j Квантовое число полного углового момента. j никогда не бывает

отрицательным и может быть целым (включая ноль) или полуцелым

в зависимости от свойств рассматриваемой системы. Величина полного углового

момента J связана с j соотношением

J2 = 2j(j + 1). = + ,

где и векторы орбитального и спинового угловых моментов.

l Квантовое число орбитального углового момента l может принимать

только целые значения: l = 0, 1, 2, … . Величина орбитального углового L

момента связана с l соотношением L2 = 2l(l + 1).

m Магнитное квантовое число. Проекция полного, орбитального или спинового

углового момента на выделенную ось (обычно ось z) равна m.

Для полного момента mj = j, j-1, j-2, …, - (j-1), - j. Для орбитального момента

ml = l, l-1, l-2, …, -(l-1), -l.

Для спинового момента электрона, протона, нейтрона, кварка ms = ±1/2

s Квантовое число спинового углового момента s может быть либо целым,

либо полуцелым. s - неизменная характеристика частицы,

определяемая ее свойствами. Величина спинового момента S связана с s

соотношением S2 = 2s(s + 1).

P Пространственная четность. Она равна либо +1, либо -1 и

характеризует поведение системы при зеркальном отражении. P = (-1)l.

Принцип Паули:

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.

В статистической физике принцип Паули иногда формулируется в терминах чисел заполнения: в системе одинаковых частиц, описываемых антисимметричной волновой функцией, числа заполнения могут принимать лишь два значения Np = 0,1

Строение атомов и принцип Паули:

Принцип Паули помогает объяснить разнообразные физические явления. Следствием принципа является наличие электронных оболочек в структуре атома, из чего, в свою очередь, следует разнообразие химических элементов и их соединений. Количество электронов в отдельном атоме равно количеству протонов. Так как электроны являются фермионами, принцип Паули запрещает им принимать одинаковые квантовые состояния. В итоге, все электроны не могут быть в одном квантовом состоянии с наименьшей энергией (для невозбуждённого атома), а заполняют последовательно квантовые состояния с наименьшей суммарной энергией (при этом не стоит забывать, что электроны неразличимы, и нельзя сказать, в каком именно квантовом состоянии находится данный электрон). Примером может служить невозбуждённый атом лития (Li), у которого два электрона находятся на 1S орбитали (самой низкой по энергии), при этом у них отличаются собственные моменты импульса и третий электрон не может занимать 1S орбиталь, так как будет нарушен запрет Паули. Поэтому, третий электрон занимает 2S орбиталь (следующая, низшая по энергии, орбиталь после 1S).