Энергетическое состояние - атом - водород
Cтраница 1
Энергетическое состояние простейшего одноэлектрон-ного атома водорода определяется энергетическим состоянием его единственного электрона и может быть найдено с помощью уравнения Шредингера. Необходимое для полной характеристики электрона четвертое квантовое число tns, называемое спиновым или просто спином, с уравнением Шредингера не связано. [1]
В самом низшем энергетическом состоянии атома водорода электрон в соответствии с принципом неопределенности не находится в постоянном контакте с притягивающим его ядром. Если бы электрон все время находился непосредственно у ядра, то его положение было бы точно фиксировано, результатом чего явилась бы очень большая неопределенность его импульса, а для обеспечения допустимых изменений импульса потребовались бы огромные значения полной энергии. Чем больше область движения электрона около ядра, тем меньше значение необходимой энергии, хотя это приводит к увеличению электростатической энергии за счет удаления электрона от ядра. [3]
Применяя это волновое уравнение для расчета энергетических состояний атома водорода, учтем, что кинетическая энергия, ] / 2 / пУ2, равна Е - V, где Е - полная энергия и V - потенциальная энергия. [4]
Следует отметить, что квантовомеханическии расчет энергетических состояний атома водорода и его спектра очень хорошо согласуется с экспериментально наблюдаемым спектром. [5]
На рис. 1.6 приведены переходы между энергетическими состояниями атома водорода. Образующиеся при этом спектры испускания или поглощения состоят из нескольких серий линий, которые закономерно сходятся к ионизационному пределу. Со стороны коротких длин волн после схождения серий линий наблюдается непрерывный спектр. Он обусловлен тем, что энергия отрыва электрона от атома водорода ( в заштрихованной зоне ионизации) не квантована. [6]
Таким образом, из предположения о существовании стацио: парных энергетических состояний атома водорода следует возможность существования разрешенных круговых орбит для движения электрона вокруг ядра. [7]
Выражение (21.16), полученное теоретически на основе использования постулатов Бора о квантовании энергетических состояний атома водорода (21.13) и гипотезы о квантовании момента импульса электрона (21.11), с высокой степенью точности совпадает с выражением (21.4), описывающим наблюдаемое в эксперименте распределение частот в спектре водорода. [8]
Многочисленные экспериментальные исследования, проводившиеся оптическими методами, подтверждали выводы теории Дирака о тонкой структуре энергетических состояний атома водорода. [9]
Приводившееся выше теоретическое выражение для hv позволяет производить различные приближенные расчеты, связанные с изменением энергетического состояния атома водорода. [10]
Многочисленные экспериментальные исследования, проводившиеся оптическими методами, подтверждали выводы теории Дирака о тонкой структуре энергетических состояний атома водорода. [11]
Приводившееся выше теоретическое выражение для / fv позволяет производить различные приближенные расчеты, связанные с изменением энергетического состояния атома водорода. [12]
Установим связь между термами и энергетическими состояниями атома водорода. Значение энергии, соответствующее нахождению электрона на первой орбите, то есть невозбужденному состоянию атома, мы примем за нулевое. Тогда энергия атома при нахождении электрона на какой-либо другой орбите будет численно равна работе перехода электрона с первой орбиты на данную. [13]
 |
Распределение электронов по квантовым уровням. [14] |
До сих пор мы рассматривали только атом водорода, где имеется всего один электрон. Было указано, что в самом низком энергетическом состоянии атома водорода электрон находится на первом энергетическом уровне. Этот уровень, характеризуемый значением главного квантового числа п 1, состоит всего из одного подуровня, и ему соответствует только одна орбиталь. При возбуждении атома электрон переходит на один из более высоких энергетических уровней и может оказаться при этом на орбитали иного типа, имеющей одну из нескольких ориентации в пространстве. [15]
Страницы: 1 2