Множество израждане на енергийните нива
Дегенерация на енергийни нива - съществуване на две или повече стационарни състояния на квантова система (атом, молекула) с еднакви енергийни стойности. Система, чиято обща енергия се определя чрез задаване на оператора H (хамилтониан), може да имаmстационарни състояния, за които уравнението на Шрьодингер Hφi = Eφi определя съответните вълнови функции φi (i =1, 2, .m) и една енергийна стойност E,е еднаква за всичкиmсъстояния. Енергийно ниво с енергияEпри m ≠ 1 се нарича изродено, броятmна различни независими вълнови функции се нарича множество на израждане на нивото. Състоянията с вълнови функции φi се наричат състояния с изродена енергия или изродени състояния. Ако една енергийна стойност съответства на едно състояние, т.е. m=1, ниво на именуване неизродени.
Следните спектроскопични символи се използват за обозначаване на квантови състояния с дадена стойност на орбиталното квантово число l:
Нотация s p q f
Следните спектроскопични символи се използват за обозначаване на квантови състояния с дадена стойност на главното квантово число n:
Обозначение K L M N
20.Магнитни свойства на атома. Спин на електрона. Орбитални и спинови характеристики на електрон в атом. Експеримент на Stern-Gerlach
В съответствие с класическата електродинамика електрон, движещ се по затворен път, подобен на ток, възбужда магнитно поле в околното пространство и има магнитен момент, чиято стойност се определя по формулата , където s е площта, покрита от орбитата на електрона; n е единичен вектор, нормален към s;
I– сила на тока и токнасочена противоположно на посоката на скоростта на електрона;
ОттогаваPmможе да приема стойностите:
къде е магнетонът на Бор. .
Това е стойността на магнитния момент, който водородният атом би имал, ако електронът беше класическа частица и се въртеше в първата орбита на Бор. По този начин магнитният момент, като физическа величина, се квантува като механичен момент и може да приема само стойности, които са кратни на магнетона на Бор.
Спинът е собственият ъглов момент (или магнитен момент) на елементарните частици, който има квантова природа и не е свързан с движението на частицата като цяло.
Съотношението на големината на магнитния момент към големината на спина се нарича жиромагнитно съотношение и, за разлика от орбиталния ъглов импулс, не е равно на магнетона (μ0): Коефициентътg, въведен тук, се нарича g-фактор на частицата;
Спинът на електрона е 1/2.
Орбиталното квантово число l определя стойността на орбиталния ъглов момент на електрона в дадена орбитала. Валидни стойности: 0, 1, 2, 3. n-1.
Орбиталното квантово число определя формата на повърхността с максимална вероятност за намиране на електрон и нейната симетрия.
Спиново квантово число ms. Всеки електрон също се характеризира със собствен механичен момент на движение, който се наричаspeen. Квантовото число на спина ms има само две стойности, +1/2 и -1/2, които са свързани с неговата посока.
Наличието на магнитни свойства в атомите и явлението пространствено квантуване (квантуване на проекцията на ъгловия момент) са открити в експериментите на Стърн и Герлах (1921-1923) още преди появата на квантовата механика.Както е известно, магнитният момент в нехомогенно магнитно поле се влияе от сила, определена от връзката:
което го отклонява отпървоначалната посока на движение. Ако проекцията на магнитния момент на атома може да се променя непрекъснато, тогава върху плочата P ще се наблюдава дифузна широка лента. Обаче в Ш. — Г. о. беше открито разделяне на атомния лъч на две компоненти, симетрично изместени по отношение на първичната посока на разпространение със стойността Δ - върху плочата се появиха две тесни ивици. Това показва, че проекцията на магнитния момент на атома μz върху посоката на полето H приема само две стойности с различен знак ± μo, т.е. μo е ориентиран по протежение на H и в обратна посока. Големината на магнитния момент на атома μo, измерена в експеримента чрез изместването Δ, се оказа равна на магнетона на Бор.