Практикум жоғары оқу орындарының атомдық және ядролық физика пәнінің типтік бағдарламасының типтік бағдарламасына сәйкес 9 бөлімнен тұрады



бет13/57
Дата25.09.2024
өлшемі2.08 Mb.
#504010
түріПрактикум
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   57
Жұманов Атомдық физика

кванттық ақау деп аталады, ал энергия деңгейлері үшін (1.2.7) формула


(1.2.20)


формуласымен алмастырылады.
Мұнда енді энергия n бас кванттық санға ғана емес, l орбита­лық кванттық санға да тәуелді болады. Энергияның орбиталық квант­тық санға тәуелділігі сілтілік металл атомдары энергия дең­гейлерінің сутегі атомы энергия деңгейлерінен принциптік айыр­машылығы болып табылады.
Энергия деңгейлері мен спектрлік сызықтардың нәзік түзілісі. Спин-орбиталық әсерлесу. Бұған дейін атом энергия­сына электрон спинінің ықпалы ескерілмеді. Спиннің болуы бір элек­тронды атомдар үшін энергия деңгейлерінің нәзік түзілісін және осы деңгейлер арасында (1.2.7 а) негізгі формулаға сәйкес кванттық ауысулар болғанда алынатын спектрлік сызықтардың нәзік түзілісін туғызады.
Спин-орбиталық әсерлесудің мәнісін атомның модельдік көріністері негізінде түсіндіруге болады. Электронның ядроны айнала қозғалысынан электронның орбиталық импульс моменті және онымен байланысқан орбиталық магниттік моменті пайда болатындығы белгілі. Екінші жағынан электрон спиндік мо­ментке және онымен байланысқан спиндік магниттік моментке ие. мен моменттері ара­сында магниттік әсерлесу пайда болады және ол жә­не вектор­ларының өзара бағдар­лануына тәуелді. Осы әсерлесу спин-орбита­лық әсер­лесу деп аталады.
Электронның орбиталық қозғалы­сы атом ішіндегі орбиталық магнит өрістің пайда болуына себепші бола­ды. Шынында да элек­трон тыныш­тықта болатын, ал ядро электронды айнала дөңгелек орбита бойымен қозғалатын координаттар жүйесіне көшейік (1.2-сурет).
магниттік моменті бар бөлшекті магнит өрісіне орналас­тырғанда, ол қосымша энергия қабылдай­тындығы элек­тродинамика курсынан белгілі. ∆E энергияны магниттік мо­мент­ке ие және магнит өрісінде тұрған электрон үшін есептейік:

(1.2.21)


Электронның спиндік магниттік моментінің орбиталық магнит өрісіндегі бағдарлануы мынандай: оның осы өріс бағытына проекциясы және екі мән қабылдайды. Демек, спиннің өріс бағытына проекциясы да +1/2 және -1/2 екі мән қабылдайды (өйткені , ). Спиннің осы екі бағдарлануына ∆E қосымша энергияның әртүрлі екі мәні сәйкес келеді.
Спин-орбиталық әсерлесу нәтижесінде және моменттер қосылып импульстың толық моментін құрайды:


(1.2.22)


моментінің квадраты және оның проекциясы


(1.2.23)


болып квантталады, мұндағы j және mJ – ішкі және толық магниттік кванттық сан­дар. Ішкі кванттық сан l ≥ 1 болғанда j1=l+1/2 және j2=l-1/2 екі мән, ал l = 0 болғанда j=s=1/2 бір мән қабылдайды.
Демек, сутегі атомы және сутегі тәрізді иондардың S деңгей­лерінен басқа барлық энергия деңгейлері, спин-орбиталық әсер­лесу нәтижесінде екі деңгейге жіктелуі тиіс (дублеттік жіктелу). Спин-орбиталық әсерлесу салдарынан деңгейлерге жіктелуі дең­гейлердің нәзік түзілісі деп аталады. S деңгейлердің жіктелмеуі физикалық тұрғыдан түсінікті: l = 0 болғанда орбиталық магнит өрісі түзілмейді.
Бір электронды атомның энергетикалық деңгейлерінің белгі­ленуі:
12 S½ (n = 1, l = 0, j = 1/2), 22S1/2 (n = 2, l = 0, j = 1/2),
22P½ (n = 2, l = 1, j = 1/2), 22P3/2 (n = 2, l = 1, j = 3/2) және т.т.


Энергетикалық деңгейлердің негізгі құрылымына реля­тивтік түзету. Бір электронды атомның энергиясы релятивтік теорияда:



(1.2.24)



формуласымен өрнектеледі.
Бұл қатынас заряды Ze ядроның кулондық өрісіндегі электрон үшін жазылған Дирак теңдеуін шешкенде алынған. (1.2.24) формула Шредингер теңдеуі шешімінен шығатын осыған ұқсас (1.2.7 а) формуладан екінші мүшесімен өзгеше:



(1.2.25)



(1.2.25) формула релятивтік болып табылады. Сонымен, - -энергия энергетикалық деңгейлердің негізгі құрылымына реля­тивтік түзету болып табылады.
(1.2.25) өрнектен  - дің n және j кванттық сандарына тәуелді, бірақ l кванттық санына тәуелсіз екендігі көрінеді.
Сонымен, Дирак теориясы бойынша бірэлектронды атомның n және j-лері бірдей, бірақ l-дің айырмашылығы бірге тең деңгейлері дәлдеседі.
 – нәзік түзіліс тұрақтысы.
n = const болғанда j + 1 және j энергия деңгейлерінің арақа­шықтығы (1.2.24)-ке сәйкес мынаған тең (см-1):


(1.2.26)


Деңгейлердің нәзік түзілісі бұларға сәйкес спектрлік сызықтар­дың нәзік түзілісіне себепші болады.
(1.2.26) формулаға сәйкес  , сондықтан тиісті нәзік жіктелген деңгейлерінің аралықтары п өскенде тез кемиді. Екінші жағынан,  , сондықтан осы аралықтар Z артқанда тез өседі. Мысалы, бірдей п жағдайында жіктелген деңгейлердің арақашық­тығы Н-қа қарағанда Не+-де 16 есе, ал Ве3+-де 256 есе үлкен.




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   57




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет