Розщеплення рівнів енергії двох атомів

Як було показано раніше, енергетичний спектр електронів в ізольованому атомі має дискретний характер. Це означає, що конкретний електрон може мати тільки дискретне значення енергії, зумовлене правилом квантування. Кожному значенню головного квантового числа n відповідає цілком певне значення енергії електрона. Наочно цей спектр зручно зображати у вигляді набору паралельних ліній, як це показано на рис. 4.18. Ширина кожного енергетичного рівня дуже мала порівняно з відстанями між рівнями . Зазвичай, .

Для електрона в окремому атомі існують дуже вузькі дозволені енергетичні зони, поділені широкими забороненими зонами.

Якщо два однакові атоми перебувають доволі далеко один від одного, як, наприклад, у газі, то енергетичні спектри відповідних електронів у кожному атомі будуть зовсім ідентичними. Якщо поступово зближувати атоми, то на електрон одного атома почне впливати поле іншого атома. І чим ближчі атоми, тим сильніший вплив. Природно, це не може не позначитися на характері енергетичного спектра.

Розглянемо просту модель, що складається тільки з двох атомів, до того ж у кожного атома є тільки один електрон, і кожний з них може мати лише одне дозволене значення енергії . Атоми розміщені на відстані а один від одного, тобто координата одного атома буде , координата другого атома буде , якщо початок відліку взяти в точці, однаково віддаленій від атомів. На рис. 4.19.а зображені схематично хвильові функції кожного електрона для випадку, коли відстані між атомами досить великі. Можна вважати атоми ізольованими. При цьому хвильові функції і потенційні ями обох атомів не перекриваються. При достатньому зближенні хвильові функції почнуть перекриватися (рис. 4.19.б). Це означає, що електрон одного атома з певною ймовірністю може перебувати і на території чужого атома. Але тоді його стан потрібно описувати суперпозицією двох хвильових функцій і . Перекриття хвильових функцій означає також, що електрони вже не належать тільки своїм атомам, вони «колективізовані».

Не вдаючись у деталі математичних викладок, подамо результат, що випливає з розв’язання рівняння Шредінгера для цієї системи. Замість одного стану з енергією існують тепер два стани і, відповідно, два рівні енергії і . До того ж одне значення більше, а друге менше від на одну й ту саму величину:

При зближенні двох атомів кожен енергетичний рівень розщеплюється на два підрівні.

Поиск по сайту: