Кратність виродження рівнів енергій
Виродження енергетичних рівнів - існування двох або більше стаціонарних станів квантової системи (атома, молекули) з однаковими значеннями енергії. Система, повна енергія якої визначається завданням оператора Я (гамільтоніана), може мати стаціонарних станівт, для яких рівняння Шредінгера Hφi = Eφi визначає відповідні хвильові функції φi (i =1, 2, .т) і одне значення енергії Е,однакове для всіхтстанів. Енергетичний рівень з енергієюЕпри m ≠ 1 називається виродженим, числотрізних незалежних хвильових функцій - кратністю виродження рівня. Про стани з хвильовими функціями φi говорять як про стани, вироджені по енергії, або вироджені стани. Якщо одному значенню енергії відповідає стан, тобто. m=1, рівень зв. невиродженим.
Для позначення квантових станів із заданим значенням орбітального квантового числа l використовують такі спектроскопічні символи:
Позначення s p q f
Для позначення квантових станів із заданим значенням головного квантового числа n використовують такі спектроскопічні символи:
Позначення K L M N
20.Магнітні властивості атома. Спін електрона. Орбітальні та спинові характеристики електрона в атомі. Досвід Штерна – Герлаха
Відповідно до класичної електродинаміки, електрон, що рухається по замкнутій траєкторії, подібний до струму, збуджує в навколишньому просторі магнітне поле, і має магнітний момент, величина якого визначається за формулою , де s - площа, що охоплюється орбітою електрона; n - одиничний нормальний до s вектор ;
I- сила струму, причому струмспрямований протилежно до напрямку швидкості електрона;
Оскільки тоPmможе приймати значення:
де магнетон бору. .
Це значення магнітного моменту, яке мав би атом водню, якби електрон був класичною часткою і обертався першою боровською орбітою. Таким чином, магнітний момент, як фізична величина квантується подібно до механічного моменту і може приймати лише значення кратні магнетону Бора.
Спин – власний момент імпульсу (або магнітний момент) елементарних частинок, що має квантову природу і не пов'язаний із переміщенням частинки як цілого.
Відношення величини магнітного моменту до величини спина називається гіромагнітним ставленням, і, на відміну від орбітального кутового моменту, воно не дорівнює магнетону (μ0): Введений тут множникgназивається g-фактором частинки;
Спин електрона дорівнює 1/2.
Орбітальне квантове число l визначає значення орбітального моменту кількості руху електрона даної орбіталі. Допустимі значення: 0, 1, 2, 3. n-1.
Орбітальне квантове число визначає форму поверхні максимальної ймовірності знаходження електрона та її симетрію.
Спинове квантове число ms. Кожен електрон також характеризується власним механічним моментом руху, який отримав назвуspeen. Спинове квантове число ms має лише два значення +1/2 та -1/2, які пов'язані з його напрямком.
Наявність в атомів магнітних властивостей і явище просторового квантування (квантування проекції моменту імпульсу) були виявлені в дослідах Штерна і Герлаха (1921-1923 рр.) ще до появи квантової механіки. Як відомо, на магнітний момент в неоднорідному магнітному полі діє сила, :
яка відхиляє його відпочаткового спрямування руху. Якщо проекція магнітного моменту атома могла б змінюватися безперервно, то пластинці П спостерігалася б розмита широка смуга. Однак у Ш.— Р. о. було виявлено розщеплення пучка атомів на 2 компоненти, симетрично зміщені щодо первинного напряму поширення на величину Δ - на платівці з'являлися дві вузькі смуги. Це вказувало на те, що проекція магнітного моменту атома μz на напрям поля Н приймає тільки два значення значення ±μo, що відрізняються знаком, тобто μo орієнтується вздовж Н і в протилежному напрямку. Величина магнітного моменту атома μо, виміряна в досвіді зі зміщення Δ, дорівнювала Бору магнетону.