27.Фермионы и бозоны.

В действительности для всех электрон.частиц можно сделать определенное утверждение, касающееся их собственного момента импульса, некотор.эл.частицы,например, протон и нейтрон имеют спин, равный спину эл.(S=0.5)Такие частицы,как пионы не имеют спина, а спин фотонов=1. Существуют элементарные частицы со спином S=3/2. Спин ядра определяется тем,как складываются спины отдельных протонов и нейтронов в ядре. Если ядро состоит из четного числа нуклонов, то спин м.б.равен 0,1,2,..Если из нечетн.спинм.б. P=1/2,3/2,5/2. Были обнаружены состояния ядер с моментом импульса=20. В ряде квантомех.ситуации частицы с полуцелыми (S=1/2,3/2) спинами ведут себя иначе,чем частицы с целыми спинами(S=0,1,2)частицы с полуцелыми спинами наз.фермионами.частицы с целыми спинами наз.базонами.

28. Волновые функции атома водорода

Шредингер составил уравнение, где электростатическая и потенциальные энергии электрона, находятся в поле ядра. Решение уравнения показало, что у данной системы существует ряд дискретных разрешенных энергий. Эти энергии в точности соответствовали энергиям в «теории Бора». Но электронные орбиты отсутствовали. Вместо этого каждому энергетическому состоянию соответствовала волновая функция, которая, описывала амплитуду электр. волны в любой точке в окрестностях ядра. Квадрат этой амплитуды пропорционален вероятности найти электрон в заданном месте.

Рисунок

Радиусы а₁а₂ а₃ – соответствуют радиусам Боровских орбит. Все волновые функции выходят за пределы Боровских радиусов – происходит утечка волновой функции потенциала конечной глубины. Амплитуда S состояния отлична от 0 вблизи ядра. Тогда как при l> 0, все волновые функции обращаются в 0 в точке r = 0. Чтобы понять эти результаты обратимся к модели Бора-Зомельфельдра. Состояниям с большими моментами импульса соответствуют орбиты почти круговые. Поэтому эти состояния находятся на наибольших средних расстояниях от ядра. m₀ должен соответствовать враждающийся эллипс. Это единственная возможность получить = 0 момент импульса. Согласно квантовому представлению, электрон не проходит ч/з ядро, а существует электронная плотность вероятности в виде облаков симметрично расположенных внутри ядра.

Графики волновых функций показывают, что не находится на каком-то точном расстоянии от ядра.не существует электронных орбит. Есть только размытое электронное распределение и можно указать вероятность того, что электрон находится на данном расстоянии от ядра.

29. Систематика элементов

Созданная Шрединбергом и Эдинбергом в 1925 квантовая механика, успешно объяснила спектр атома водорода и других систем.Введение спина помогло понять результаты более сложных случаев. Стало известно что число электронов в атоме постоянно меняется при переходе от одного элемента к другому, в связи с этим заряд тоже изменяется. Число электронов в нейтральном атоме обозначает его атомный номер Z.

Список элементов упорядочили в таблицу(Менделеева), элементы были упорядочены по свойствам и периодам. Каждый период заканчивается номерами 2, 10, 18, 36, 54, 86. Периодика зависит от энергии ионизации атома(недостаток или переизбыток электронов). Энергия ионизации – означает минимальную энергию необходимую для удаления электрона из атома.

С течением времени была выдвинута гипотеза что электроны в атомах распологаются оболочками или слоями. Элементы соответствующие началу оболочки имеют 1 валентный электрон, элементы 2 им 2 валентных электрона.

Значение структуры электронных оболочек и смысл чисел 2, 10, 18, 36, 54, 86, электронов заполненных оболочек оставались неясными до Пауля.