2.Момент импульса атома
Электрон в атоме движется. Поскольку это движение не прямолинейное, электрон обладает моментом импульса
В начале прошлого века при создании модели атома Н.Бор допустил, что стационарными состояниями атома являются только такие, в которых момент импульса равен целому кратному постоянной Планка h, деленной на 2π. Это позволило Н.Бору рассчитать наблюдаемые линии спектра водорода.
Момент импульса, обусловленный перемещением в пространстве, называют орбитальным. Согласно квантовой теории модуль вектора орбитального момента равен
где l - орбитальное квантовое число, принимающее значения 0, 1, 2,... Таким образом, момент импульса электрона L, как и энергия, квантуется, т.е. принимает дискретныезначения. Из квантовой теории следует еще один важный вывод: проекция момента импульса электрона на какое-либо заданное направление в пространстве z(например, на направление силовых линий магнитного или электрического поля) также квантуется по правилу:
Электрон,
движущийся вокруг ядра, представляет
собой элементарный круговой электрический
ток. Согласно классической теории
электромагнитных явлений, замкнутый
ток является источником магнетизма. Из
опыта следует, что магнитное действие
замкнутого тока (контура с током)
определено, если известно произведение
силы тока i на
площадь контура S.
Это произведение носит название МАГНИТНОГО
МОМЕНТА. Обозначим
его μ. μ
= iS. Найдем связь
магнитного момента с моментом импульса L.
В качестве примера рассмотрим движение
частицы с массой m и
зарядом q по
окружности радиуса r с
частотой ν.
Для микрочастиц квантовая теория приводит к такой же связи орбитального механического и магнитного моментов электрона. Теперь q = e (e<0!) - заряд электрона, m - его масса).
Опытные данные (тонкое расщепление спектральных линий, результаты опыта Штерна и Герлаха - об этом позднее скажем) говорили о том, что электрон в состоянии 1s (орбитальное квантовое число l = 0, и, следовательно, L = 0) имеет ненулевой момент импульса S, не связанный с перемещением частицы как целого. Этот момент импульса назвали спиновым (спин, английское spin, вращение). При введении понятия "Спин" предполагалось, что электрон можно рассматривать как "вращающийся волчок", а его Спин - как характеристику такого вращения.
Спиновое
квантовое число для электрона s =
1/2 (то же значение для протона, нейтрона
и еще ряда частиц). Квантовое число
проекции 
.
Т.е. проекций только две.
Спиновому моменту импульса пропорционален спиновый магнитный момент μs
БИЛЕТ 21
Распределение электронов по энергетическим уровням. Принцип Паули
Если тождественные частицы имеют одинаковые квантовые числа, то их волновая функция симметрична относительно перестановки частиц. Отсюда следует, что два одинаковых фермиона, входящих в одну систему, не могут находиться в одинаковых состояниях, т.к. для фермионов волновая функция должна быть антисимметричной. Фермионы – частицы, обладающие полуцелым сплином.
Принцип
Паули: В определённом состоянии может
находиться не более одного фермиона.
Для электрона это значит, что в состоянии
с заданными квантовыми числами (n,l,m,
)
может находиться не более одного
электрона. Принцип Паули позволяет
объяснить, почему электроны в атоме не
переходят все сразу в основное состояние
с моментальной энергией. На основе
принципа Паули объясняется периодическая
система.