- •Введение
- •I. Уровни и состояния квантовых систем.
- •I. Уровни и состояния квантовых систем.
- •Если его недостаточно, число индексов и немного символов. Эти сведения введены в школьную программу в 1970-х годах по инициативе академика а.Н. Колмогорова.
- •Одна частица. Состояния - орбитали, орбитальные уровни.
- •Числа заполнения электронных орбиталей.
- •Диаграмма уровней (энергетическая диаграмма).
- •Коллектив из многих частиц. Орбитальные уровни и конфигурации.
- •Правила заполнения для основной конфигурации. Символ конфигурации.
- •Возбуждённые конфигурации.
- •V. Простейшие квантовые системы. Спектральные переходы (2-й семинар).
Если его недостаточно, число индексов и немного символов. Эти сведения введены в школьную программу в 1970-х годах по инициативе академика а.Н. Колмогорова.
Номера уровней и отдельных состояний (волновых функций) называются КВАНТОВЫМИ ЧИСЛАМИ. В качестве номеров и соответственно квантовых чисел пригодны три множества. Они в основном и применяются для этой цели.
Эти три множества введены уже в школьной алгебре. Это
N - Натуральный ряд чисел
Z0 - Ряд целых неотрицательных чисел, включая нуль
Z - Ряд всех целых отрицательных и положительных чисел и нуль.
Для полной характеристики множеств употребляют символы принадлежности в виде
Часто употребляются кванторы. Это специальные символы. Они замещают словесные фразы, заменяя собою целые фразы. Это математические иероглифы, такие же, как в письме китайцев и японцев. Они точно обозначают условия задачи. Эти кванторы суть простые символы математической логики, как-то:
(квантор общности, x означает «для всех x …»)
(квантор принаджлежности, включения в множество, aW означает: «a включёно в множество W» или « a принадлежит множеству W» …).
(квантор существования: x – «существуют такие x, …»)
знак отображения
знак следствия
Эти и другие символы-кванторы позволяют резко сократить алгебраические записи.
КОММЕНТАРИЙ - СОВЕТ:
Если у Вас есть желание избежать длительных и часто пугающих выкладок, попробуйте постоянно пользоваться этими символами.
Они хорошо помогают дисциплинировать мышление.
Логические значения символов действуют прежде всего в конкретном контексте.
Некоторые из них выразительны, скажем, стрелка , и это вызывает жгучее желание использовать её взамен слова «следует». Это часто и делается, но всё же это скорее приём краткого конспекта - стенографический приём составителя текста и лектора.
Символы – всего лишь знаки! Вы можете их сами конструировать для Ваших целей, но не забудьте определять заранее их содержание.
Конкретная задача определяет нужную символику. Одни и те же буквы обозначают разные вещи в разных разделах знания. В таких случаях смысл символов может не совпадать с их предполагаемым содержанием в логике и алгебре.
Одна частица. Состояния - орбитали, орбитальные уровни.
Какой бы ни была природа механического движения одной частицы, её состояния (волновые функции) принято называть ОРБИТАЛЯМИ. У ящика они поступательные (трансляционные), у ротаторов вращательные (ротационные), у осцилляторов колебательные (вибрационные), электронные у отдельных электронов в оболочках атомов и молекул. (Ч. Киттель).
Каждой орбитали отвечает свой уровень. Это ОРБИТАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ системы. Это уровень всего ОДНОЙ частицы.
Считается, что у всех одинаковых частиц в коллективе орбитали идентичны, образуя единый набор – спектр орбиталей.
Коллективный уровень НЕСКОЛЬКИХ частиц это ТЕРМ.
Терм может быть вырожденным, и к нему могут относиться несколько состояний.
У одночастичной системы терм – то же самое, что и орбитальный уровень.
Числа заполнения электронных орбиталей.
Для нас главными являются электронные орбитали в атомах и молекулах.
Они могут быть ВАКАНТНЫМИ (СВОБОДНЫМИ), ПОЛУВАКАНТНЫМИ (ПОЛУЗАПОЛНЕННЫМИ), ЗАНЯТЫМИ (ЗАПОЛНЕНЫМИ).
Количество частиц-электронов на орбитали i обозначается буквой ni и называется ЧИСЛОМ ЗАПОЛНЕНИЯ. Оно может быть РАВНЫМ ni=0 (орбиталь вакантая), ni=1 (орбиталь полувакантая), ni=2 (орбиталь заполненная).
Высшая занятая МО (ВЗМО) и низшая свободная МО (НСМО), иногда называемая также низшей вакантной МО (НВМО), являются граничными орбиталями (ГМО). В свободных радикалах ВЗМО заселена всего одним электроном и её называют также однократно занятой МО (ОЗМО), это полузаполненная МО.