Ќазаќстан Республикасыныњ Білім жѕне ѓылым министрлігі
Электронның спині және магниттік моменті
жүктеу/скачать 4.78 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ДӘРІС №7 Қатты дененің кванттық физикасы. Қатты денелердің зоналық теориясының элементтері
| Электронның спині және магниттік моменті
Электрон меншікті механикалық импульс моменті-спинге ие. Спин Штерн және Герлах тәжірибелерінде, яғни күшті біртекті емес магниит өрісі арқылы s-күйде орналасқан сутегі атомының жіңішке шоғыры өткен кезде байқалады. Бұл күйде l=0, импульс моменті =0 және магнит өрісі атомның қозғалысына әсер етпеуі қажет. Бірақ та атомдар шоғыры екі шоғырға ажырайды, олай болса электронның орбиталды қозғалысына тәуелсіз механикалық моменттің кеңістіктің квантталуы байқалды. Көбіне электронның спинін қатты шардың өз өсінен айналуымен байланысқан импульс моменті деп елестетеді, бірақ мұндай модель өте қате нәтижеге әкеледі-электрон бетіндегі сызықтық жылдамдық жарық жылдамдығынан 200 есеге артады. Сондықтан электронның спинін бөлшектің массасы, ал зарядталған бөлшектің- заряды болатыны сиақты, олардың тағы спині бар деп микробөлшектің-заряды болатыны сиақты, олардың тағы спині бар деп микробөлшектің ішкі ажырамаған кванттық қасиеті ретінде қарастыру керек. спині механикалық момент сиақты Заңымен квантталады, мұндағы s-спиндік кванттық сан. Спиннің проекциясы векторы 2s+1 бағытта бола алатындай квантталады. Штерн және Герлах тәжірибелері спиннің екі бағыты болатынын байқады, яғни 2s+1=2, осыдан s=1/2. проекциясы, мұндағы - магниттік спиндік кванттық сан, тек екі мәнді қабылдай алады: . Сонымен атомдағы электронның күйі төрт кванттық сандар жиынтығымен анықталады: Бас кванттық сан n (n=1,2, 3,...) Орбиталды кванттық сан l (l=0, 1, 2,...(n-1)) Магниттік кванттық сан m (m=-l,.....,-1,0,1,....,+l) Магниттік спиндік ( =+1/2,-1/2) ДӘРІС №7 Қатты дененің кванттық физикасы. Қатты денелердің зоналық теориясының элементтері Қатты кристалдық дене қатты денелердің зондық теориясында атом ядролары периодты электр өрісін жасайтын қатаң периодтық құрылым ретінде қарастырылады. Мәселе осы өрістегі электрондардың іс-әрекетін сипаттау. Мұндай жүйе үшін Шрредингер теңдеуін дәл шешу мүмкін емес, сондықтан көп дене есебін берілген сыртқы өрісте қозғалатын бір электронның есебіне әкелуге мүмкіндік беретін, түрлі ықтималған жуықтауларды қолданады. Зондық теорияның негізінде адиабаталық жуықтау жатыр, онда атомның ядросы қозғалмайды деп есептейді. Кванттық-механикалық жүйе ауыр және жеңіл бөлшектерге, яғни ядролар және электрондарға бөлінеді. Бұл бөлшектердің массасы және жылдамдықтарында едәуір айырмашылық болатындықтан, электрондар қозғалмайтын ядроның өрісінде қозғалады, ал баяу қозғаллатын ядро барлық электрондардың өрісінде орналасқан ддеп есептеуге болады. Кристалдық тордың түйініндегі ядро қозғалмайды деп қабылдай отырып, электрондардың қозғалысы ядролардың тұрақты периодтық өрісінде қарастырылды. Әрі қарай өздігінен келісілген өрісті (самосогласованное поле) жуықтау қолданылады. Берілген электронның барлық басқа электрондармен әсерлесуі оған деген станционар электр өрісінің әсерімен алмастырылады. Бұл өріс барлық басқа электрондар және басқа ядролар зарядтарының кеңістікте орташалануынан жасалады. Сонымен, зондық теория шегінде көп электронды есеп сыртқы периодты өрістегі- барлық ядролар мен электрондардың орташаланған және келісілген өрісіндегі бір электронның қозғалысына келтіріледі. N бірдей атомдардың кристалға ойша бірігуінің процесін қарастырайық. Атомдар бір-біррінен айтарлықтай r арақашықтықта болған кезінде олардың энергетикалық деңгейлерінің схемалары бірдей. Атомдар біртіндеп жақындаған сайын атомның сыртқы электрондарының толқындық функциялары бір-бірін жаба бастайды. Ппаули принципінің салдарынан әрбір деңгей жолақтарды немесе тиым салынбаған энергетикалық зонаны жасайтын жиі орналасқан N деңгейшелерге ажырайды (суретте штрихталған). Деңгейшелердің арасындағы арақашықтық Эв. ішкі электрондардың толқындық функциялары бір-бірін жаппайды немесе өте аз жабады, сондықтан ішкі электрондардың деңгейлері мүлдем ажымайды немесе өте аз ажыратылады. жүктеу/скачать 4.78 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|