Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Elementi phisiki atoma 2 god.

258 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Elementi phisiki atoma 2 god.

  1. 1. Елементи фізики атома - 2 год
  2. 2. План:      1.Будова воднеподібних атомів. 2.Принцип Паулі. 3.Періодична система Менделєєва. 4.Поглинання та випромінювання квантів. 5.Квантові генератори.
  3. 3. 1.Будова воднеподібних атомів. 2.Принцип Паулі   При́нцип ви́ключення Па́улі (або принцип заборони Паулі)— квантово-механічний принцип, згідно з яким у багаточастинковій системі невзаємодіючих ферміонів, жодні дві частки не можуть описуватися одночастинковими хвильовими функціями із однаковим набором усіх квантових чисел. Принцип був сформульований Вольфгангом Паулі в 1925 році. Він є наслідком принципу нерозрізнюваності часток (або принципу тотожності частинок).
  4. 4.  Ферміони характеризуються тим, що їхні хвильові функції антисиметричні щодо перестановки ідентичних частинок. Щоб забезпечити антисиметричність, хвильову функцію системи багатьох ферміонів зазвичай будують за допомогою детермінанта Слейтера, використовуючи певний набір одночастинкових хвильових функцій. Із цих одночастинкових функцій не може бути двох однакових, бо згідно з властивостями визначника при двох однакових рядках чи стовпчиках визначник дорівнює нулю.
  5. 5.   При побудові стану багаточастинкової квантовомеханічної системи із одноелектронних станів два електрони не можуть знаходитися в однаковому стані. Здебільшого спінова підсистема незалежна від координатної, тож, враховуючи дві можливі проекції спіна, один орбітальний стан можуть займати два електрони із протилежними спінами. Електронні конфігурації атомів і молекул будуються з врахуванням цього фактора. Наприклад, для атома літію, який має три електрони, електронна конфігурація 1s22s1, тобто два електрони (з різними спінами) займають внутрішню 1sорбіталь, а третій електрон перебуває на зовнішній 2s-орбіталі. Загалом, атоми можуть мати 2 електрони на sорбіталях, 6 електронів на p-орбіталях, 10 електронів на d-орбіталях, тощо, чим пояснюється структура періодичної системи елементів.
  6. 6.  Принцип Паулі формально означає неявну взаємодію у невзаємодіючій системі, оскільки знаючи стан однієї частинки, точно відомо, що ніяка інша частинка не перебуває у цьому стані (особливо яскраво це проявляється, якщо всього 2 частинки у системі, як два електрони на 1sорбіталі).  Розглянемо два електрони, просторові координати яких збігаються, тоді якщо спінові координати теж збігаються (спіни співнапрямлені), то електрони не можуть перебувати в одній точці, але якщо спіни напрямлені у протилежні сторони, то електрони можуть знаходитися в одній точці простору.
  7. 7. 3.Періодична система Менделєєва.
  8. 8.   Періоди́чна систе́ма елеме́нтів (рос. периодическая система элементов, англ. periodic law , periodic system, periodic table; нім. Periodensystem (der Elemente), periodisches System (der Elemente)) — класифікація хімічних елементів, розроблена на основі періодичного закону. Сучасне формулювання періодичного закону звучить так: властивості елементів перебувають у періодичній залежності від заряду їхніх атомних ядер. Заряд ядра Z дорівнює атомному (порядковому) номеру елемента в системі. Елементи, розташовані за зростанням Z (H, He, Be…) утворюють 7 періодів.
  9. 9.  Період — сукупність елементів, що починається лужним металом та закінчується благородним газом (особливий випадок — перший період, що складається з двох газоподібних елементів — Н та Не). У 2у і 3-у періодах — по 8 елементів, у 4-у і 5-у — по 18, у 6-у 32. Вертикальні стовпці — групи елементів з подібними хімічними властивостями. Всередині груп властивості елементів також змінюються закономірно (напр., у лужних металів від Li до Fr зростає хімічна активність). Елементи Z = 58-71 та Z = 90-103, особливо схожі за властивостями, утворюють два сімейства — лантаноїдів та актиноїдів. Періодичність властивостей елементів зумовлена періодичним повторенням конфігурації зовнішніх електронних оболонок атомів.
  10. 10. 4.Поглинання та випромінювання квантів.   Виходячи з постулатів Бора, можна пояснити процес поглинання і випромінювання енергії атомами. Якщо атом поглинає енергію, то при цьому він переходить у збуджений стан. Його електрон може підніматися на вищу орбіту. Якщо існують вакансії для електрона ближче до ядра, то з часом електрон займає їх, переходячи на більш низький енергетичний рівень. Енергія, яка при цьому вивільняється, випромінюється атомом у вигляді кванта світла. Якщо світло випромінюють розріджені гази, то атоми газу знаходяться так далеко один від одного, що не чинять ніякого впливу на випромінювання сусідніх атомів, і у спектрі такого джерела будуть спостерігатись лише певні лінії. Цей спектр називають лінійчастим спектром.
  11. 11.  Якщо світло випромінюють тверді тіла, рідини чи дуже сильно стиснені гази, то на випромінювання кожного з атомів суттєво впливають сусідні атоми. Унаслідок цього можна спостерігати розмивання ліній в спектрі випромінювання і плавний перехід від одного кольору до іншого. Так виглядає суцільний спектр. 1917 року Ейнштейн передбачив можливість індукованого випромінювання, суть якого така. Якби значну частину атомів речовини можна було перевести в збуджений стан, а потім якимось чином одночасно повернути в початковий стан, то можна отримати потужний спалах світла.
  12. 12. 5.Квантові генератори.   Квáнтовий генерáтор - загальна назва джерел електромагнітного випромінювання, що працюють на основі вимушеного випромінювання атомів і молекул. Залежно від того, хвилі якої довжини випромінює квантовий генератор, він може називатися по різному: лазер, мазер, разер, газер. Вперше на можливість створення квантового генератора вказав радянський фізик В. А. Фабрикант в кінці 40-х років. Перший мазер на молекулах аміаку (розчин аміаку у воді нашатирний спирт) був зроблений в 1954 році одночасно і незалежно у Фізичному інституті Академії наук СРСР Н. Г. Басовим і А. М. Прохоровим і в Колумбійському університеті Ч. Таунсом зі співробітниками. В 1964 році за цю роботу їм була присуджена Нобелівська премія.
  13. 13.  Квантовий генератор, генератор електромагнітних хвиль, в якому використовується явище вимушеного випромінювання (див. Квантова електроніка ). До. р. радіодіапазону надвисоких частот (СВЧ), так само як і квантовий підсилювач цього діапазону, часто називають мазером . Перший До. р. був створений в діапазоні СВЧ(надвисокі частоти) в 1955 одночасно в СРСР (Н. Р. Басів і А. М. Прохоров ) і в США (Ч. Таунс ). В якості активного середовища в нім використовувався пучок молекул аміаку. Тому він отримав назву молекулярного генератора . Надалі був побудований До. р. СВЧ(надвисокі частоти) на пучку атомів водню. Важлива особливість цих До. р. — висока стабільність частоти генерації, досягаюча 10 –13 , через що вони використовуються як квантові стандарти частоти .
  14. 14.  До. р. оптичного діапазону — лазери . (оптичні квантові генератори, ОКГ) з'явилися в 1960. Лазери працюють в широкому діапазоні довжин хвиль від ультрафіолетової до субміліметрової областей спектру, в імпульсному і безперервному режимах. Існують лазери на кристалах і стеклах, газові, рідинні і напівпровідникові. На відміну від ін. джерел світла, лазери випромінюють висококогерентні монохроматичні світлові хвилі, вся енергія яких концентрується в дуже вузькому тілесному вугіллі.
  15. 15. Висновок:  При́нцип ви́ключення Па́улі (або принцип заборони Паулі)— квантово-механічний принцип, згідно з яким у багаточастинковій системі невзаємодіючих ферміонів, жодні дві частки не можуть описуватися одночастинковими хвильовими функціями із однаковим набором усіх квантових чисел.  Періоди́чна систе́ма елеме́нтів (рос. периодическая система элементов, англ. periodic law, periodic system, periodic table; нім. Periodensystem (der Elemente), periodisches System (der Elemente)) — класифікація хімічних елементів, розроблена на основі періодичного закону. Квáнтовий генерáтор - загальна назва джерел електромагнітного випромінювання, що працюють на основі вимушеного випромінювання атомів і молекул. 

×