Bài giảng Vật lý đại cương - Vật lý nguyên tử phần 1

Chia sẻ: Pham Xuân Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

110
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vật lý có quan hệ mật thiết với toán học. Các lý thuyết vật lý là bất biến khi biểu diễn dưới dạng các quan hệ toán học, và sự xuất hiện của toán học trong các thuyết vật lý cũng thường phức tạp hơn trong các ngành khoa học khác. Sự khác biệt giữa vật lý và toán học là ở chỗ, vật lý luôn gắn liền với thế giới tự nhiên, trong khi toán học lại biểu diễn các mô hình trừu tượng độc lập với thế giới tự nhiên. Tuy vậy, sự khác biệt không phải lúc...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý đại cương - Vật lý nguyên tử phần 1

Bμi gi¶ng VËt lý ®¹i c−¬ng T¸c gi¶: PGS. TS §ç Ngäc UÊn ViÖn VËt lý kü thuËt Tr−êng §H B¸ch khoa Hμ néi
Ch−¬ng 7 VËt lý nguyªn tö
1. Nguyªn tö hydro z ChuyÓn ®éng cña ®iÖn tö e 2 Ze r- θ trong nguyªn tö hydro U=− 4πε 0 r 0 + 1.1 Ph−¬ng tr×nh y ϕ Schrodinger x ψ = ψ( r , θ, ϕ) Ze 2 2m Δψ + 2 ( E + )ψ = 0 4πε 0 r h x=r.sinθcosϕ y=r.sinθsinϕ z=rcosθ 1 ∂ 2 ∂ψ ∂ ∂ψ 1 )+ 2 (sin θ ) + (r r ∂r ∂r r sin θ ∂θ ∂θ 2 ∂ 2 ψ 2m Ze 2 1 + 2 (E + )ψ = 0 r sin θ ∂ϕ 4πε 0 r 2 2 2 h
ψ = R ( r ) Y ( θ, ϕ) 2 2 1 d 2 dR 2mr Ze ) + 2 (E + )=λ (r 4πε 0 r R dr dr h ∂ ∂Y ∂2Y 1 1 (sin θ )+ = −λ Y sin θ ∂θ ∂θ Y sin θ ∂ϕ 2 2 R = R nl ( r ) Y = Ylm ( θ, ϕ) λ = l(l + 1) ψ nlm = R nl ( r ) Ylm ( θ, ϕ) n= 1, 2, 3, ...Sè l−îng tö chÝnh l = 0, 1, 2, ...n-1 Sè l−îng tö quÜ ®¹o m = 0,±1,±2,...,± l Sè l−îng tö tõ Zr 1 − Z − a0 3/ 2 = 2( ) Y0,0 = ( 4 π) 2 R 1,0 e a0
4 m ee Rh R = = 3,27.1015 s −1 En = − 2 4π( 4πε 0 ) h 24 n H»ng sè Ritbe 1.2 C¸c kÕt luËn: a. N¨ng l−îng gi¸n ®o¹n: L−îng tö ho¸ b. N¨ng l−îng Ion ho¸ E=0-E1=Rh=2,185.10-18J=13,5eV c. Tr¹ng th¸i l−îng tö: ψ n ,l ,m ( r , θ, ϕ) = R nl ( r ).Ylm ( θ, ϕ) l Tr¹ng th¸i 0 s n, l , m. n=1 c¬ së, 1 p n>=2 møc suy biÕn n2 n −1 2 d ∑ ( 2l + 1) = n 2 3 f l =0
d. MËt ®é x¸c suÊt t×m h¹t X¸c suÊt t×m h¹t theo thÓ tÝch: ∫ | ψ | dv = ∫ | ψ nlm ( r, θ, ϕ) | r sin θdrdθdϕ 2 22 dϕ X¸c suÊt t×m h¹t theo dr b¸n kÝnh: . ∫ 2 2 R ( r ) r dr dθ nl MËt ®é x¸c suÊt theo b¸n kÝnh 2 Zr − Z a0 2 2 3 ρ1,0 = R 1,0 .r = 4( ) e 2 .r a0
ρ1,0 ( r ) 2 Zr dρ1,0 − Z Zr a0 3 = 4( ) e .2r (1 - ) = 0 dr a0 a0 §èi víi H, Z=1 cã r=0 vμ r=a0. r e. Gi¶i thÝch quang phæ H a0=0,53.10-10m Cùc tÝm B¸n kÝnh Bohr 1 1 υ = R ( 2 − 2 ) Liman υ = R ( 1 − 1 ) Perfund Hång ngo¹i! 1 n 52 n 2 ∞ 1 1 υ = R ( 2 − 2 ) Bracket 4 n n=6 1 1 O υ = R ( 2 − 2 ) Pasen n=5 N 3 n n=4 1 1 n=3 M υ = R ( 2 − 2 ) Banme n=2 L 2 n n=1 K ¸nh s¸ng nhÝn thÊy
2. Nguyªn tö kim lo¹i kiÒm 2.1. N¨ng l−îng cña ®iÖn tö ho¸ trÞ trong nguyªn tö kim lo¹i kiÒm -- - -- - + + -- + - - - --- - H Li Na §iÖn tö ho¸ trÞ t−¬ng t¸c víi h¹t nh©n vμ c¸c ®iÖn líp trong (víi lâi nguyªn tö) N¨ng l−îng tÝnh t−¬ng tù nh− cña H vμ thªm phÇn bæ chÝnh Δ l
Rh Wnl = − (n + Δ l )2 Δ l phô thuéc vμo sè l−îng tö l vμ nguyªn tè Z Nguyªn tè Δs Δp Δd Δf 3 Li -0,412 -0,041 -0,002 0 11 Na -1,373 -0,883 -0,010 -0,001 37 Rb -3,195 -2,711 -1,233 -0,012 3D n=3 3P 3S 2P n=2 2S n=1 1S
2.2. Tr¹ng th¸i vμ møc n¨ng l−îng bÞ t¸ch l Tr¹ng th¸i n Møc n¨ng l−îng Líp 1 0 1s 1S K 2 0 2s 2S L 1 2p 2P 3 0 3s 3S M 1 3p 3P 2 3d 3D
2.3. Quang phæ cña kim lo¹i kiÒm Khi ph¸t x¹ photon: §iÖn tö chuyÓn tõ møc cao Vμ Δ l = ± 1 xuèng thÊp h¬n 5P 5S D·y phô II: hν = 2P- nS Li 4F 4D hν = 3P-nS Na 4P 4S 3D 3P Na 3S D·y Phô I: hν = 2P- nD 2P D·y C¬ b¶n: hν = 3D-nF Li 2S hν = 3D-nP D·y chÝnh: hν = 2S- nP Li S, P, D...møc n¨ng hν = 3S- nP Na l−îng
2.4. M«men ®éng l−îng vμ m«men tõ cña ®iÖn tö chuyÓn ®éng quanh h¹t nh©n M«men ®éng l−îng/orbital: QuÜ ®¹o kh«ng x¸c ®Þnh -> vÐc t¬ m«men kh«ng x¸c ®Þnh. Gi¸ trÞ x¸c ®Þnh: L = l( l + 1) .h l = 0, 1, 2, ..., n-1 Sè l−îng tö quÜ ®¹o H×nh chiÕu lªn ph−¬ng bÊt kú: L z = m.h m=0, ±1, ±2.. ± l M«men ®éng l−îng vμ h×nh chiÕu cña nã ®Òu bÞ l−îng tö ho¸