33. Основные представления о квантовой теории атомов и зонной теории кристаллов.

В центре атома положительно заряженное ядро, его окружают не электронные орбиты, а так наз электронные оболочки (облака вероятности нахождения электронов). Их плотность и форма опис квадратом модуля волн ф-ции. Совокупность точек возможных положений электрона в объёме атома наз орбиталью.

Эн атома может принимать только опр набор знач. Для каждого атома этот набор свой. Расстояние между соседними уравнениями энергии убывает по мере удаления электрона от ядра. Уровень с наименьшей Е наз основным, остальные -возбуждёнными. Кажд эн Е соотв неск возможных сост, отличающихся формой пси-функции. Только осн сост с минимал эн явл одиночным. Ему соответствует сферически симметричная волновая функция (1S). Следующему энергетич сост Е2 соответствует 2 различных пси-функции. Одна сферически симметричная, а другая электронное облако (2S2P). Все эти возможные энерг. cост заполняются по правилам. Ключевое-принцип запрета Паули. (е) помимо массы и заряда облад спин хар-кой. S=sћ, где s- спиновое квант число.

Для частиц с полу целым спином справедлив принцип запрета Паули: в одинак квант сост могут нах-ся не больше 2х электронов с противоположным направлением спинов.

Именно такое заполнение электронных оболочек опр хим и физ св-ва атомов и их располож в табл Менделеева.

Основные типы хим связи: 1)Ионная-связь м/у атомами за счёт электрич притяжения ионов, образовавшихся в рез-те перехода электронов от атома к атому. 2)Ковалентная- объединение атомов происходит путём частичного перекрывания орбитами внешних (е). При этом м/у ядрами атомов обр-ся область с большой вероятностью нахождения электронов, к кот притягиваются протоны ядра.

Строение атомного кристалла. При образовании кристал решётки внешние электронные оболочки с соседних атомов перекрываются и нах-ся там электроны становятся общими для всего кристалла вцелом.

Одному состоянию 2S должна соответствовать совместимость близкорасположенных состояний, каждое из которых может вмещать по 2 электрона. Эти состояния образуют так называемую энергетическую зону. Т.о. в кристалле образуется сист разрешённых и запрещённых энергетич зон. Многие св-ва в-в опр-ся тем, как заполнена электронами последняя из непустых разрешённых зон

У п/пров w<2эВ, у д/э >2эВ.

34. Историческое развитие идей атомизма. Квантовый механизм взаимодействия элементарных частиц. Современные представления о классификации элементарных частиц.

Аристотель считал, что структура в-ва непрерывна. В конце 19 века открыли атом и поняли, что он не элементарен. В 1897 Томпсон отерыл (е). В 1932 Чедвик открыл нейтрон.

Современная наука считает, что протоны и нейтроны сост из более мелких частиц, кварков. След-но, ядро- сложная сист из взаимод частиц. Кварки и (е) элементарны. Идею кварков в 1964 предложили теоретики Цвейг и Гей-манн независимо друг от друга. Вскоре идея была подтверждена опытом. И уже в 1969 получили нобелевскую премию.

Кварки 6 ароматов: u(up), d(down), C(charm), S(strange), B(beauty), T(truth).

Каждый из этих кварков может обладать одним из 3-х цветов (зарядами взаимод): красный, синий, зелёный. Т.е. можно говорить о 18 типах кварков+18 антикварков. Кварки имеют дробный заряд. При объединении кварков их цвета соединяются также как в оптике, где с+зел+кр=белый. Поэтому протоны и нейтроны образуются в результате соединения трёх кварков. Кварки ни разу не наблюдали в изолированном сост, отдельно друг от друга. Считают, что их нельзя разорвать, так как они взаимоде друг с другом с силой, увелич с расстоянием.

Теория описания поведения и св-ва кварков наз хромодинамикой. Сегодня известно около 400 различных элементарных частиц. Было открыто много частиц, и попребовалась их классификация.

Наиболее важные хар-ки частиц взяли за основание классификации (Масса, заряд, время жизни, спин).

1.по времени жизни: 1)стабильные(протон,нейтрон); 2)квазистабильные(свободный нейтрон); 3)нестабильные/резонансные.

2.по заряду: 1)Q=-1,-2….+1,+2…; 2)е=1,6*10^-19Кл.

3.по массе: 1)барионы(тяжелые)-протон,нейтрон; 2)мезоны(средний)-π-мизон; 3)лептоны(легкий)-электрон; 4)безмассовые – фотон, гравион.

4.по спину: 1)базоны(частицы с целыми 0-ым спином)- 1)с 0 массой, 2)мезоны; 2)фермионы(частица с полу целым спином)-1)барионы, 2)лептоны.

Из фермионов сост в-во. Базоны не подчиняются принципу запрета Паули, т.к. явл частицами, переносчиками взаимодействия (образуют поле взаимод м/у фермионами). Мезоны и барионы наз адронами.

Взаимодействием/у частицаси осущ ч/з поле, окружающее частицы. В Квантовой теории поле-это совокупность его квантов, поэтому взаимод частиц опис как их обмен квантами соответствующих полей. У каждого типа взаимод свои кванты, свои частицы переносчики частиц.

Для образ фотона необходима эн m₀c². В соотв с принципом неопр-ти Г, может появиться частица на короткое время ∆t=ћ/m₀c²). Поэтому виртуальная частица не может уйти от места своего рождения. Все частицы-переносчики, кот обмениваются частицы в-ва явл виртуальными, их нельзя зарегать с помощью приборов.

Все частицы-переносчики делятся: 1)гравит взаимод –гравитоны, 2)э/маг взаимод – фотоны, 3)слабое взаимод –векторные базоны, 4)сильное взаимод –глюоны.

Элементарные частицы: 1)Частицы, составляющие в-во: кварки и лептоны; 2)Частицы,переносчики взаимодействия:глюоны(сильн.),векторный базон(слаб), фотоны(э/м), гравитоны(грав.).