Оптика. Учение о свете. Квантовые свойства света. Способы получения когерентных волн. Поляризация света, страница 6

С учетом дифракционных минимумов большего порядка соотношение будет следующим: - соотношение неопределенностей. Является следствием волновых свойств микрочастиц.

Соотношение неопределенностей поставили последнюю точку в споре о том, можно ли использовать законы Ньютона в микромире. Нет.

Основное уравнение квантовой механики.

1926г. УрШредингера.

m- масса частицы.

E- полная энергия частицы.

- пси-функция (волновая функция).

- оператор Лапласа.

С помощьюописывается поведение микрочастицы в данный момент времени. , так как это поведение носит вероятностный характер, то с помощьюнадо умерь рассчитывать вероятность обнаружения микрочастицы в данном объеме пространства. А, так как вероятность действительная и положительная, то за меру вероятности берут не саму, а квадрат ее модуля.

- плотность вероятности (вероятность [W] обнаружения частицы в данный момент времени в единичном объеме)

;     - вероятность достоверного события.

Итак. Решив уравнение, получаем значение;  зная ее можем рассчитать вероятность нахождения частицы в данный момент времени в данном объеме пространства. Чтобыбыла объективной характеристикой поведения микрочастицы, она должна обладать следующими свойствами:

1. Непрерывность. Разрывможет приводить к неверным результатам при расчете вероятности.

2. Однозначность, чтобы не было неоднозначности при расчете вероятности.

3. Конечность, потому что вероятность не мож быть > 1.

В теории дифференциального уравнения подобного типа (2-го порядка частных производных) доказывается, что решения, удовлетворяющие свойствам непрерывности, имеют место только при определенных значениях параметра, входящего в это уравнение. Таким параметром в данном уравнении является Е (энергия микрочастицы). Следовательно, из уравнения Шредингера без каких-либо постулатов вытекает дескретный ряд значений полной энергии микрочастицы.

Применение уравнения (1) к атому H2.

Решение уравнения дает:

1. Значение энергии.; n=1,2,3…

2. Значение волновой функции.

dV- объем, в котором находится частица.

dW- вероятность нахождения частицы в заданном объеме.

Т.к. электрон в атоме имеет три степени свободы (i=3), тоявляется функцией трех квантовых чисел ().

n- главное квантовое число (n=1,2,3…).

l- азимутальное (орбитальное) квантовое число (l=0,1,2,…,n-1). l принимает n различных значений.

m- магнитное квантовое число (). m принимает 2l+1 различных значений.

Сколько может быть различных состояний электрона с одним и тем же значением n?

Не может быть двух состояний (электронов), в которых все квантовые числа одинаковые.

Под термином: «различные квантовые состояния» понимаются состояния, которые отличаются значение хотя бы одного квантового числа.

 Это есть принцип Паули для электрона в атоме (n2).

()-обозначение двух противоположных направления собственных спиновых моментов (Mzs).

Состояние с  l=0 называется s–состоянием; с  l=2 называется р–состоянием; с  l=3 называется d–состоянием.

Физический смысл квантовых чисел.

1. n- гл квантовое число Определяет энергию . Данн велич дискрет, строго определ.

2. l- азимутальное (орбитальное) квантовое число. Определяет момент импульса на орбите (орбитальный механический момент). Определяет форму орбиты.

Мплоскости орбиты. Из уравнения Шредингера следует . Данная величина дискретная, строго определенная.

3. m- магнитное квантовое число. Определяет проекцию момента импульса на ось. Определяет ориентацию орбиты в пространстве. Mz=m- дискретная величина. Рис.1.9.

Пример.

Электрон находится в р-состянии (l=1, m=0,1). Следовательно, Mz=0, Mz=+;-

Итак.

1. , описывающая поведение электрона в атоме, является функцией трех квантовых чисел, так как электрон в атоме имеет три степени свободы.

2. В каждом квантовом состоянии, которому соответствуют определенные значения квантовых чисел l, m и n, электрон обладает определенными (дискретными) значениями трех характеристик: En, M, Mz.

3.электрон обладает собственным механическим моментом, который получил название спина. Msz=ms;  ms=S; ms- спиновое магнитное квантовое число.

S- спиновое число. Sэл=1/2; Mzs=