Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Вавилов С.И. Большая советская энциклопедия Том 03
 
djvu / html
 

410
ATOM
радиусам боровских орбит. На рис. 20 показано также, каким должно было бы казаться электронное «облако» в различных состояниях А. водорода, если бы мы могли его видеть (эти модели А. получены путем фотографирования специальных вращающихся механических моделей, совершающих движение, распределенное в пространстве по закону распределения величины 2).
Волновая функция, характеризующая то или иное состояние электрона в А., находится путем решения уравнения Шредингера.
Уравнение Шредингера, как уже было отмечено выше, связывает изменения волновой функции в пространстве с полем, в к-ром электрон движется. В данных физических условиях, в данном поле существует лишь дискретное число возможных стационарных состояний связанного электрона. При этом предполагается, что волновая функция удовлетворяет ряду требований: непрерывности, однозначности и конечности во всех точках пространства. Амплитуда волновой функции должна удовлетворять условию, чтобы вероятность пребывания электрона в А. равнялась единице.
Решая уравнение Шредингера, мы получаем все возможные значения энергии электрона, возможные значения его момента и проекции момента, т. е. получаем всю совокупность возможных состояний связанного электрона, все отвечающие этим состояниям волновые функции.
Задача строго разрешена лишь в простых случаях. В более сложных случаях применяются приближенные методы, в особенности методы, разработанные В. А. Фоком (см.). Решение уравнения Шредингера на основе этих методов приводит, в частности, к возможности относить к каждому электрону в сложном А. определенные квантовые числа. Таким путем удается найти квантовые числа всех электронов, что имеет большое принципиальное значение, утверждая законность перенесения результатов систематики электронных состояний, устанавливаемых для одноэлектронного А., на А. с любым числом электронов.
Квантовое представление о физической системе. Новое понятие состояния, созданное квантовой механикой, привело к глубокому изменению и других основных понятий физики. Существенно изменились, по сравнению с классическим, и представления о физич. системе.
Классическая физика не могла объяснить возникновения физической системы как целостного, нераздельного образования. Система рассматривается как скопление частиц, всегда сохраняющих неизменными свои свойства, даже тогда, когда они взаимодействуют друг с другом. Поэтому классич. физика не была в состоянии объяснить длительное существование А., его «сверхмеханическую» устойчивость, образование твердого (кристаллического) макроскопич. тела, возникновение молекулы.
Квантовая механика трактует систему как целостное образование. Как было показано при анализе квантового понятия состояния, движение электрона в стационарном связанном состоянии определяется системой в целом, характером поля во всей системе, а не значением напряженности поля в данном месте, как предполагалось в классич. физике; наконец, решающую роль играет также наличие других электронов и занятость возможных состояний (принцип Паули, см. ниже).
Эта согласованность движения электрона со всеми физич. условиями в системе в целом и есть характерное проявление целостного характера физич.
системы, выражение того факта, что ее нельзя рассматривать как конгломерат независимых единиц, как случайное скопление составляющих ее индивидуальных частиц. Благодаря новому представлению о физич. системе, квантовая механика впервые сумела сделать значительный шаг к объяснению возможности возникновения сложных систем, напр., соединения одинаковых атомов в молекулу.- В свете квантовой механики положительные результаты боровской теории получили новый смысл и подверглись существенным изменениям. В отличие от боровской теории, квантовая механика дает правильное значение I и правильную зависимость орбитального момента количества движения от этого числа. Так, для нормальных состояний («-состояний) . = 0 и орбитальный момент количества движения также равен нулю, в боровской же теории
он равен Резко различаются и получаемые в
обеих теориях значения орбитальных магнитных моментов, пропорциональных механическим. Орбитальный магнитный момент водорода в нормальном состоянии равен нулю, вопреки теории Бора и в полном согласии с опытом.
IV. Строение атомов и их свойства.
Современной теории А. удалось раскрыть внутреннее строение А., расположение в нем слоев электронов и число электронов в каждом слое. Теория объясняет также и различные физико-химич. свойства А. В основном эти свойства определяются строением электронной оболочки А., однако они в сильной степени зависят также и от тех физич. условий, в которых находится А. Это в большей или меньшей мере относится ко всем свойствам А., как будет видно из дальнейшего.
Структура электронных оболочек. Слоистое расположение электронов в А. естественно вытекает из построения таблицы Менделеева. Непосредственные доказательства были даны рентгеновскими спектрами и измерениями потенциалов ионизации (рис. 21), т. е. энергии, необходимой для отрыва электрона от А. Наличие скачкообразных изменений в коэфициенте поглощения рентгеновских лучей доказывало, что разные группы электронов обладают различной энергией связи, т. е. их связь с ядром обладает различной прочностью. О том же свидетельствуют значения потенциалов ионизации; напр, литий имеет 3 значения потенциалов ионизации, соответственно различной степени связи его трех электронов с ядром, именно: 5,36; 75,26 и 121,84 в. Эти данные показывают, что один электрон лития очень слабо связан с ядром по сравнению с двумя остальными электронами. Следовательно, электроны лития разбиваются на две группы - близкую к ядру, или внутреннюю, состоящую из двух электронов, и на внешний электрон, принадлежащий ко второй группе. Электроны в А. подразделяют на группы К, L, Мит. д.
Распределение электронов в группах в разных А. удалось определить только после того, как швейцарским физиком Паули был найден новый принцип, к-рый был положен в основу квантовой механики многих частиц. Согласно принципу Паули, в каждом возможном состоянии, характеризуемом квантовыми числами п, I, mi и ms, может находиться только один электрон. Следовательно, если данное состояние уже занято электроном, то другой электрон может находиться лишь в другом состоянии, отличающемся значением какого-либо квантового числа. Однако этот принцип квантовой механики

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710


Большая Советская Энциклопедия Второе издание