58.Опыт Штерна и Герлаха.

О. Штерном и В. Герлахом были по­ставлены опыты целью которых яв­лялось измерение магнитных моментов атомов различных химических элементов. Для определения моментов иодногоэлектрона опыты должны быть поставлены с атомами, у которых орбитальные механи­ческие (и магнитные) моменты всех элек­тронов, кроме одного, взаимно компенсируют друг друга. Такими атомами являются атомы химических элементов, образующие первую группу периодической системы Мен­делеева и имеющие один валентный элект­рон на внешней оболочке.

Идея опытов Штерна и Герлаха заклю­чалась в измерении силы, действующей на атом в неоднородном магнитном поле. В та­ком магнитном поле на атом должна дей­ствовать сила . Здесь – проекция магнитного момента атома на направление z магнитного поля, а В — индукция магнитного поля (на­правленная вдоль оси Z), неоднородного только вдоль этой же оси.Опыты Штерна и Герлаха обнаружили ошибочность классического предположения о том, что магнитный момент и механиче­ский момент импульсаатома произвольноориентируются относительно направления внешнего поля, и подтвердили наличие про­странственного квантования. И если бы момент импульса L; атома (и его магнитный момент р_т) мог принимать произвольные ориентации в магнитном по­ле, то можно было бы ожидать непрерывно­го распределения попаданий атомов на пластинку с большей плотностью попаданий в середине пластинки и меньшей плотно­стью к ее краям. Опыты, проведенные с се­ребром и атомами других элементов перио­дической системы, привели к совершенно другому результату. На рис. показана фотография результата опыта Штерна и Герлаха с литием.

59.Спин электрона.

Электрон обладает собственным неуничтожимым механическим моментом импульса, не связанными с движением электрона в пространстве, ‑ спином. Спин электрона (и всех других микрочастиц) ‑ квантовая величина, у нее нет классического аналога; это внутреннее неотъемлемое свойство электрона, подобное его заряду и массе. Если электрону приписывается собственный механический момент импульса (спин) , то ему соответствует собственный магнитный момент. Согласно общим выводам квантовой механики,спин квантуется по закону,где s ‑ спиновое квантовое число.

60.Пpинцип Паули.

Распределение электронов в атоме подчиняется принципу Паули, который может быть сформулирован в его простейшей формулировке: в одном и том же атоме не может быть более одного электрона с одинаковым набором четырех квантовых чисел n, l, ,, т.е.или 1, где‑ число электронов, находящихся в квантовом состоянии, описываемом набором четырех квантовых чисел:. Таким образом,принцип Паули утверждает, что два электрона, связанные в одном и том же атоме, различаются значениями по крайней мере одного квантового числа.

64.Уpовень Ферми.

Химический потенциал для ферми-частиц может быть только положительным, т.е.. Иначе приэкспонента в знаменателе в обратилась бы в бесконечность, а числа заполнения - в нуль, чего, естественно, быть не может. Химический потенциал, который, как уже отмечалось, имеет размерность энергии, в случае ферми-частиц называютэнергией Ферми или уровнем Ферми и обозначают .