21.Орбитальный, спиновый и полный угловой и магнитный момент электрона.

Электрон обладает собственным моментом импульса M_S, который называется спином. Его величина определяется по общим законам квантовой механики: M_S=_h[S(S+1)]=_h[(1/2)*(3/2)]=(1/2)_h3, M_l=_h[l(l+1)] – орбитальный момент. Проекция может принимать квантовые значения, отличающиеся друг от друга наh. M_Sz=m_Sh, (m_s=S), M_lz=m_lh. Чтобы найти значение собственного магнитного момента умножим M_s на отношение _s к M_s, _s – собственный магнитный момент:

_s=-eM_s/m_ec=-(е_h/m_ec)[S(S+1)]=-_Б3, _Б – Магнетон Бора.

Знак (-) потому что M_s и _s направлены в разные стороны. Момент Электрона слагается из 2-х: орбитального M_l и спинового M_s. Это сложение осуществляется по тем же квантовым законам, по которым складываются орбитальные моменты разных электронов: Мj=_h[j(j+1)], j – квантовое число полного момента импульса.

2. см билет 1

22. Атом во внешнем магнитном поле. Эффект Зеемана.

Эффектом Зеемана называется расщепление энергетических уровней при действии на атомы магнитного поля. Расщепление уровней приводит к расщеплению спектральных линий на несколько компонентов. Расщепление спектральных линий при действии на излучающие атомы магнитного поля так же называется эффектом Зеемана. Зеемановское расщепление уровней обьясняется тем, что атом, обладающий магнитным моментом _j, приобретает в магнитном поле дополнительную энергию E=-_jBB, _jB- проекция магнитного момента на направление поля. _jB=-_Бgm_j, E=_Бgm_j, (_j=0, 1,…, J). Энергетический уровень расщепляется на подуровни, причем величина расщепления зависит от квантовых чисел L,S,J данного уровня.

2. Главное квантовое число . Это квантовое число принимает значения  и определяет полную энергию электрона в любом квантовом состоянии

     

      Можно отметить, что эти значения энергии являются собственными значениями гамильтониана (5.17a). Поэтому в связанном состоянии электрон в атоме водорода имеет дискретный энергетический спектр, лежащий в области отрицательных значений и имеющий точку сгущения .

24. Дискретный испускания и поглощения электромагнитного излучения веществом. Формула Планка для равновесного твердого излучения.

Поместим абсолютно черное тело в куб с зеркальными стенками (отражающими). Равновесное тепловое излучение. f_(,T)=(²/4²c²),  - энергия на частоте , =(1/2)kT+(1/2)kT=kT. Гипотеза Планка состоит в том, что излучение испускается и поглощается порциями энергии (квант энергии). E=h, h=6,6*10^-34, Джс – постоянная Планка.h=h/2=1,05*10^-34 Джс, E=h.

Дискретность:

Формула Планка:

Замечания: R=f_(,T)d=T⁴  =(k,c,h)=5,67*10^-8 Вт/м²Кл⁴ – постоянная Стефана-Больцмана. Закон Вина: f_(,T)  _(,Т), d_/d=0 Ищем максимум:  _max=b/T, b= 2,9*10^-3 м/Кл.

2. Энергия ионизации — разновидность энергии связи или, как её иногда называют, первый ионизационный потенциал (I₁) (для многоэлектронного атома существуют также понятия второго, третьего и т. д. ионизационных потенциалов, представляющих собой энергию удаления электрона от его свободных невозбуждённых катионов с зарядами +1, +2 и т. д. Эти ионизационные потенциалы, как правило, менее важны для характеристики химического элемента), представляет собой наименьшую энергию, необходимую для удаления электрона от свободного атома в его низшем энергетическом (основном) состоянии на бесконечность. Энергия ионизации является одной из главных характеристик атома, от которой в значительной степени зависят природа и прочность образуемых атомом химических связей. От энергии ионизации атома существенно зависят также восстановительные свойства соответствующего простого вещества. На энергию ионизации атома наиболее существенное влияние оказывают следующие факторы:

5. эффективный заряд ядра, являющийся функцией числа электронов в атоме, экранирующих ядро и расположенных на более глубоко лежащих внутренних орбиталях;

6. радиальное расстояние от ядра до максимума зарядовой плотности наружного, наиболее слабо связанного с атомом и покидающего его при ионизации, электрона;

7. мера проникающей способности этого электрона;

8. межэлектронное отталкивание среди наружных (валентных) электронов.

По  физическому   смыслу   энергия   ионизации  равна работе, которую нужно затратить на преодоление силы притяжения электрона к  атому  при перемещении электрона из атома на бесконечное от него расстояние . E = A