спектр атома водню

Фотон. Тиск світла

Фото́н — квант електромагнітного випромінювання,елементарна частинка, що є носієм електромагнітної взаємодії. З фотонів складається електромагнітна хвиля, її енергія визначається характеристиками та числом фотонів. Фотони належать до бозонів, тобто в світі може існувати як завгодно багато фотонів з однаковими квантовими числами. Фотони є істиннонейтральними частинками, і не мають античастинок. Фотон є власною античастинкою^{[к 1]}. У квантовій електродинаміці фотони описуютьсявекторним полем, а тому їм приписується

Світлови́й тиск — тиск, який світло чинить на тіло, в якому поглинається, або від якого відбивається.

Теоретично існування світлового тиску передбачив Максвелл в 1871 році, а експериментально дослідив П. М. Лебедєв у 1900.^[1]

Світло складається з фотонів, кожен з яких має імпульс

,

де — частота, — зведена стала Планка, c — швидкість світла у вакуумі.

За законом збереження імпульсу при поглинанні фотона цей імпульс передається тілу, що його поглинуло. При відбитті світла імпульс фотона змінюється на протилежний, а тіло, від якого відбивається світловий промінь, отримує вдвічі більший імпульс.

Якщо на одиницю поверхні тіла в одиницю часу падає n' фотонів, поглинаючись в ній, то тиск на поверхню P дорівнює

,

де I — потік світлової енергії.

При відбитті світла поверхнею тіла світловий тиск вдвічі більший. При проходженні фотона наскрізь світлового тиску не виникає. Тому в загальному випадку наведену формулу потрібно скоригувати з врахуванням цих процесів.

Ефект Комптона

Комптона ефект, комптон-ефект, пружне розсіяння електромагнітного випромінювання на вільних електронах, що супроводиться збільшенням довжини хвилі; спостерігається при розсіянні випромінювання малих довжин хвиль — рентгенівського і гамма-випромінювання.

спектр атома водню

А́том во́дню — найпростіший із атомів хімічних елементів.

Він складається з позитивно зарядженого ядра, яке для основного ізотопа є простопротоном, і одного електрона.

Квантовомеханічна задача про дозволені енергетичні стани атома водню розв'язується точно. Зважаючи на цю обставину, хвильові функції, отримані як власні функції цієї задачі, є базовими для розгляду решти елементів періодичної таблиці.

Постулати Бора

Постулати Бора — сформульовані датським фізиком Нільсом Бором основні положення будови атома, що враховуютьквантований характер енергії, випромінюваної електронами.

1. Атомна система може перебувати тільки в особливих стаціонарних, або квантових станах, кожному з яких відповідає певна енергія . У стаціонарному стані атом енергію не випромінює.

2. У стаціонарному стані атома електрон повинен мати дискретні (квантовані) значення моменту імпульсу. Радіуси орбіт електронів задовольняють умову:

,

де — маса електрона, — зведена стала Планка.

3. Перехід атома з одного стаціонарного стану в інший супроводжується випромінюванням чи поглинанням фотонів, енергію яких визначають за формулою:

,

де і — цілі числа (номери стаціонарних станів), якщо фотон з частотою випромінюється, якщо — поглинається.

Поглинаючи світло, атом переходить із стаціонарного стану з меншою енергією в стаціонарний стан з більшою енергією. Усі стаціонарні стани, крім одного, є умовно стаціонарними. Нескінченно довго кожен атом може знаходитись лише в стаціонарному стані з мінімальним запасом енергії. Цей стан атома називається основним, всі інші — збудженими.

29. Гіпотеза де Бройля. Формула де Бройля

гіпотеза де Бройля — постулат квантової механіки про існування хвиль матерії, що відповідають будь-якій частці (наприклад, електрона в атомі).

30. Рівняння Шредінгера. Хвильова функція

Рівняння Шредінгера — основне рівняння руху нерелятивістської квантової механіки, яке визначає закон еволюції квантової системи з часом.

,

де — хвильова функція, — гамільтоніан. Уперше це рівняння було опубліковане Ервіном Шредінгером у 1926 році.

Для вільної частинки у координатному зображенні рівняння Шредінгера має вигляд

,

де — оператор Лапласа, а m — маса частинки, тобто є хвильовим рівнянням, розв'язками якого є хвилі із квадратичним законом дисперсії:

.

Отже, рівняння Шредінгера описує хвилі де Бройля, але водночас для частинки в зовнішньому потенціалі рівняння має розв'язки, локалізовані в просторі. Спектр таких розв'язків дискретний. Зокрема, рівняння Шредінгера розв'язується точно для частинки в кулонівському потенціалі, тобто відтворює енергетичний спектр атома водню.

Хвильова функція, або псі-функція — комплекснозначна функція, що використовується в квантовій механіці для опису стану квантовомеханічної системи. Є коефіцієнтом розкладу вектору стану за базисом (зазвичай координатному):

де — координатний базисний вектор, а — хвильова функція у координатному представленні.

Поиск по сайту: