Корпускулярно-волновой дуализм. Атом водорода. Строение атомов. Лазеры

Если полная энергия частицы положительна (частица может двигаться в пространстве неограниченно), то спектр энергий ее стационарных состояний является непрерывным; если полная энергия частицы отрицательна (частица может двигаться только в ограниченной области пространства), то спектр энергий ее стационарных состояний является дискретным.

Соотношения между волновыми и корпускулярными характеристиками частицы  .  Фазовая скорость волн де Бройля  .  Групповая скорость волн де Бройля  .  Соотношения неопределенностей для координаты и импульса  ; ; . Соотношение неопределенностей для энергии и времени  .  Естественная ширина спектральной линии  .  Связь волновой функции с вероятностью  .  Условие нормировки для волновой функции .  Общее уравнение Шредингера  .  Зависимость от времени волновой функции частицы в стационарном состоянии .  Уравнение Шредингера для стационарных состояний  .  .

Атом водорода

Первый постулат Бора: Атом может находиться в особых (стационарных) состояниях (электрон может двигаться по особым, стационарным орбитам), в которых он не излучает энергии

Второй постулат Бора: При переходе атома из одного стационарного состояния в другое (при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую) излучается или поглощается квант излучения с энергией, равной разности энергий этих состояний.

Водородоподобный атом: система, состоящая из ядра и одного электрона.

Эффект Зеемана — расщепление спектральных линий во внешнем магнитном поле.

Эффект Штарка — расщепление спектральных линий во внешнем электрическом поле.

Спин — собственный (не связанный с движением по замкнутой траектории) момент импульса микрочастицы.

1. Уравнение Бора для стационарных орбит  .  2. Уравнение частот Бора  .  3. Зависимость полной энергии электрона на стационарной орбите от ее номера .  4. Обобщенная формула Бальмера  .   5. Значения, которые может принимать главное квантовое число  .   6. Значения, которые может принимать орбитальное квантовое число .   7. Орбитальный момент импульса электрона  .   8. Значения, которые может принимать магнитное квантовое число .   9. Проекция орбитального момента импульса электрона на внешнюю ось .   10. Модуль спина электрона  .   11. Значения, которые может принимать магнитное спиновое квантовое число .   12. Проекция спина электрона на внешнюю ось  .

Строение атомов

Принцип неразличимости тождественных частиц: состояния системы частиц, получающиеся перестановкой тождественных частиц нельзя различить ни в каком эксперименте.

Бозоны — частицы, имеющие целое спиновое квантовое число.

Фермионы — частицы, имеющие полуцелое спиновое квантовое число.

Принцип Паули (общая формулировка): два одинаковых фермиона не могут находиться в одинаковых состояниях.

Принцип Паули (формулировка для атома): в одном и том же атоме не может быть двух электронов, находящихся в одинаковых состояниях, т. е. имеющих один и тот же набор четырех квантовых чисел.

1. Энергия электрона в стационарном состоянии в атоме водорода .  2. Значения, которые может принимать главное квантовое число  .  3. Значения, которые может принимать орбитальное квантовое число .   4. Орбитальный момент импульса электрона  .  5. Зна–чения, которые может принимать магнитное квантовое число .  6. Проекция орбитального момента импульса электрона на внешнюю ось .  7. Модуль спина электрона  .   8. Значения, которые может принимать магнитное спиновое квантовое число .   9. Проекция спина электрона на внешнюю ось  .   10. Математическая запись принципа неразличимости  .

Лазеры

Вынужденное излучение — излучение электромагнитных волн квантовыми системами под действием внешнего (вынуждающего) излучения.

Инверсное состояние — неравновесное состояние вещества, при котором число атомов с электронами на верхних энергетических уровнях больше числа атомов с электронами на нижних энергетических уровнях.

Активная среда — вещество, которое может находиться в инверсном состоянии.

Накачка — процесс создания инверсного состояния вещества.

Лазер — источник света, работающий на основе вынужденного излучения в веществе, находящемся в инверсном состоянии.

Элементы лазера — активная среда, система накачки, оптический резонатор.

Типы лазеров – по действию: непрерывного действия, импульсный;