Частицы переносчики взаимодействия {к: 86}

Взаимод	Частицы	Масса, me	Заряд	Спин	Год откр
Гравит	Гравитон	0	0	2	?
Электром	Фотон	0	0	1	1905
Слабое	W Z0-бозон	200000	1 0	1	1983
Сильное	8 глюонов	0	0	1	1973

Вопрос-17 {41, к: 86}: частицы и взаимодействие

Название	Э/м	Слабое	Сильное	Гравитац
Частицы	Лептоны	Лептоны, кварки	Кварки	Лептоны, кварки
Заряд взаимо-действия	Электрич заряды	Аромат	Цвет	Масса
Теория взаимо-действия	Квантовая электродинамика, Фейнман, 1952	E>100 ГЭВ Фотоны и W, Z0 неразличимы	E>1014 ГЭВ лептоны и кварки неразличимы	E>1019 ГЭВ, фермионы и бозоны неразличи
	Теория слабого электро взаимод.(1987)		Теория великого объединения, 1973	мы => “супер-сила”

ВОПРОС-18 {41-42, к: 87-89}: КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АТОМА ВОДОРОДА

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СПЕКТР И СОБСТВЕННЫЕ ФУНКЦИИ ВОДОРОДОПОДОБНОГО АТОМА

^H=E;

H=-(²/2m)+U(r), U=-k(l²/r);

(1/r²)(д/дr)[r²(д/дr)]+1/(r²sin)(д/д)[sin(д/д)]+

+1/(r²sin)(д²/д²)+(2m/²)[E+(kZe²/r)]=0;

=(2m/²)(E-U)=0;

Как показывают расчёты, это уравнение имеет решение, удовлетворяющее стандартным условиям при:

1. Любых E>0

2. E_n=(-k²z²e⁴m/2²)(1/n²), n=1, 2, 3, 4, ... энергетический спектр

Решениями этого уравнения будут -функции:

=_{n, l, m} (r, , );

n=1, 2, 3 главное квантовое число

l=0, 1, 2, ... , n-1 азимутальное квантовое число

m=0, 1, 2 ... l магнитное квантовое число

Кратность вырождения энергетического уровня (кроме невырожденного E₁) равна: (2l+1)=n² {0, n-1};

Полученное число нужно умножить на 2 => 2n² ;

При n=1 атом находится в стационарном состоянии: E=E₁, ₁₀₀

n² E=E_{2 210}, ₂₀₀ ...

СПЕКТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ И ПОГЛОЩЕНИЯ

Спектр излучения зависимость интенсивности спектральных линий от частоты.

Спектр поглощения зависимость коэффициента поглощения от частоты.

Схема энергетических уровней атома водорода с учётом вырождения по квантовому числу l (см. рисунок на обороте).

В квантовой механике доказано, что для азимутального квантового числа существует правило отбора: l=1;

ВОПРОС-19 {43-46, к: 90-96}: МНОГОЭЛЕКТРОННЫЕ АТОМЫ

УРАВНЕНИЕ ШРЁДИНГЕРА ДЛЯ МНОГОЭЛЕКТРОННОГО АТОМА

[-(²/2m)i {i=1, z} + (Ze²/r_i) {i=1, z} + (1/2)(e²/|r_i+r_k| {i,k=1, ik, z}+W_n]=E;

=(r₁, r₂, ... , r_z, s₁, s₂, ... , s_z) 3z пространственных и z спиновых координат.

(Ze²/r_i) {i=1, z} описывает потенциальную энергию взаимодействия атома с ядром

(1/2)(e²/|r_i+r_k| {i,k=1, ik, z} описывает взаимодействие электронов между собой

W_n описывает различные виды магнитного взаимодействия

Это уравнение не имеет точного аналитического решения. Приближённые решения получают на упрощённых моделях.

1. Делают упрощающее допущение: состояние атома определяется совокупностью индивидуальных состояний e “одночастичное приближение”.

2. Находят энергетический спектр и собственные функции.

3. Для получения решения формулируют правило отбора для разрешённых переходов.

4. Рассчитывают спектр излучения.

5. Сравнивают его с экспериментальным

В основу расчётов кладётся одноэлектронное уравнение Шрёдингера:

-(²/2m)(r, S) + U_эфф(r, S)=(r, S) ; =П_i {i=1, z}

E=_i {i=1, z}; U_эфф разное для каждого атома

В основу систематики одноэлектронных состояний кладётся приближение центрального поля => U_эфф(r, S)=U(r)+U’(r)+V_m(r, S)

U(r) описывает центральное взаимодействие электрона с ядром и другими электронами

U’(r) описывает нецентральную часть взаимодействия электронов между собой

V_m(r, S) описывает спин-орбитальное взаимодействие момента электрона с моментами других электронов и ядра

U(r) >> U’(r) >> V_m(r, S);

U’ и V_m учитываются как малые добавки при последующих этапах решения. Это приближение имеет допустимую величину для атомов с одним электроном на внешнем уровне.

В нулевом приближении состояние электрона описывается -функцией: =nemm_s(r, S)

nl=(R)[(z-_ne)²/n²], R постоянная Ринберга, постоянная экранирования.

Совокупность электронов с одинаковым n образует электронную оболочку, которая состоит из подоболочек, отличающихся значением числа l; Чтобы задать электронную конфигурацию, необходимо знать n и l;