Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вихман Э. -> "Квантовая физика" -> 35

Квантовая физика - Вихман Э.

Вихман Э. Квантовая физика — М.: Наука, 1972. — 396 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovayafizika1972.pdf
Предыдущая << 1 .. 29 30 31 32 33 34 < 35 > 36 37 38 39 40 41 .. 194 >> Следующая


-В (Na;

-с(н)

—Я (о)

--o(H20)

-дщ

Орц.чжеДах

Киис.чси/

ffftfpWU’/Шс--

ЯЛЯ

Рис. 2GA. Видимая часть спектра и примыкающие к ней области. Линиями Фраунгофера называют знаменитые линии поглощения (темные линии) в спектре Солнца. В левом столбце приведены старые обозначения этих линий, а в скобках указаны химические обозначения атомов или молекул, вызывающих поглощение. Цвета, указанные для различных областей спектра, являются, конечно, приблизительными. Заметим,„что максимальная «видность» приходится на длину волны 5500^А

Все выводы, сделанные нами из теории Бора, были следствием этого соотношения rp~h, являющегося частным случаем принципа неопределенностей. В дальнейшем мы не один раз к нему обратимся.

66
В частности, принцип неопределенностей позволит нам оценить энергию^ионизации атома водорода.

3) Рассмотренные в п. 25 соображения размерности вызывают большее доверие после серьезного изучения квантовомеханической теории атома водорода. Эта теория основана на так называемом уравнении^Шредингера. Чтобы понять, почему числа, подобные

ЛгпС'Г.^с/й ер Z

Рис. 27А. Зависимость потенциала ионизации атома от атомного номера. Потенциалом ионизации называется энергия, необходимая для вырывания электрона из нейтрального атома. Для“всех атомов порядок величины этой энергии близок к 10 эВ. Читатель, немного знакомый с химией, заметит корреляцию между потенциалом ионизации и химическими свойства-ми^элементов. Потенциал ионизации имеет наибольшее значение у благородных газов и наименьшее у щелочных металлов

4711 или (2л)-4, появиться не могут, нет необходимости решать это дифференциальное уравнение, нужно знать его свойства. Соображения размерности работают лучше, если они сопровождаются хорошим пониманием общих свойств теории.

Наши выводы, основанные на простых соображениях размерности, были введением в рассуждения такого рода. Читатель слышал, что существует «хорошая» теория. Чего же можно ожидать от нее? Позже мы ответим на этот вопрос.

27. Вернемся к изучению атомной физики и попытаемся получить общее представление о строении тяжелых атомов, т. е. атомов с большим значением атомного номера Z. Читатель, без сомнения, слышал, что электронное облако таких атомов имеет слоистую, или оболочеяную, структуру, т. е. состоит из нескольких слоев, и мы

3* Зак. 127

67
постараемся понять, почему это происходит. Вообразим, что мы строим атом. Начав с голого ядра, мы последовательно прибавляем один за другим всё новые электроны. Какова энергия связи первого электрона? В^этом случае энергия системы

Очевидно, что сказанное об атоме водорода сохранит свое значение и здесь, если только постоянную тонкой структуры а заменить на aZ. Таким образом, энергия связи первого электрона р;;в •

Для больших Z это расстояние мало по сравнению с боровским радиусом а0 атома водорода. Следующий прибавленный памп электрон будет, подобно первому, находиться на малом расстоянии, и его энергия связи также будет велика по сравнению с энерг ией связи электрона в атоме водорода. Заметим, что электростатическая сила отталкивания обоих электронов при этом примерно в Z раз меньше силы их притяжения к ядру. Рассмотрим свойства иона, образовавшегося после добавления нескольких электронов. Электроны удерживаются на малых расстояниях от ядра, и если их число равно п, то на больших расстояниях ион действует как «ядро:: с зарядом (Z—п) е. Каждый следующий электрон будет сильно связан, если (Z—п) не мало, но эта связь будет слабее, чем связь первого электрона. Легко понять, что последующие электроны окажутся все менее и менее сильно связанными. После прибавления Z—1 электронов электростатическое поле иона будет подобно полю облака с зарядом е. Размер этого облака будет сравним с боровским радиусом а0. Поэтому энергия связи последнего прибавленного электрона будет порядка Rт. е. около 10 эВ. Окончательный размер атома из Z электронов будет порядка боровского радиуса о0.

28. Рассмотренная схема, конечно, слишком груба. Заметим, что мы не только не доказали, но и не сделали правдоподобным представление о слоистом строении атома.

Чтобы понять строение атома, необходимо познакомиться с новым фундаментальным физическим законом, о котором мы до сих пор не упоминали и который совершенно чужд классической физике. Этот закон носит название принципа Паули, или принципа исключения. Принцип Паули гласит, что в атоме не может быть двух электронов в одном и том же состоянии движения. Электроны «избегают» Друг друга. (Это явление не имеет ничего общего с кулоновским отталкиванием двух одинаково заряженных частиц. Понимание действительного значения и смысла принципа Паули требует знания квантовой механики.) Принцип Паули является основой понимания атомной структуры. Его значение огромно, и, если бы природа не следовала этому принципу, мир выглядел бы невообразимо иначе.

= —Z2Rx = — Z2 1?,6 эВ, а его «расстояние» от.’ядра

r1=fl»/Z.
Предыдущая << 1 .. 29 30 31 32 33 34 < 35 > 36 37 38 39 40 41 .. 194 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed