Квантові числа - студопедія
У квантовій механіці доводиться, що рівняння Шредінгера задовольняють власні функції. визначаються набором трьох цілочисельних параметрів - квантових чисел: головного. орбітального і магнітного.
Головне квантове число характеризує відстань електрона від ядра - радіус орбіти, визначає енергетичні рівні електрона в атомі і може приймати будь-які цілочисельні значення, починаючи з одиниці (= 1, 2, 3, ...). В атомній фізиці стану електрона, відповідні головному квантовому числу. (= 1, 2, 3, 4, ...) прийнято позначати літерами
Орбітальний (азимутальное) квантове число визначає величину орбітального моменту кількості руху (моменту імпульсу) електрона в сферично-симетричному полі:
а також форму розподілу амплітуди хвильової функції електрона в атомі, тобто форму електронної хмари (форму атомної орбіталі). Визначає підрівень енергетичного рівня, що задається головним квантовим числом, і при цьому може приймати значення = 0, 1, 2, ... 1. Область простору, в якій висока ймовірність виявити електрон (не менше 0,95), називають орбиталью. Згідно з квантовою механікою, не існує певних колових орбіт електронів, як в теорії Бора. В силу хвильової природи електрон «розмазав» в просторі, подібно до «хмарі» негативного заряду. Квантові числа і визначають розмір і форму електронної хмари, магнітне число - орієнтацію хмари в просторі. Основні типи орбіталей позначають буквами. . . . ... (від слів sharp, principal, diffuse, fundamental) .Состояние електрона,
характеризується квантовими числами = 0 називають -Стан, = 1 - -Стан, = 2 - -Стан, = 3 - -Стан і т.д. Значення головного квантового числа вказується перед позначенням орбітального квантового числа Можливі наступні стани електрона (орбіталі):
Вид двох основних типів орбіталей (вона одна), (їх три), за якими «розмазаний» електронний заряд, показаний на малюнку.
Орбіталі часто називають оболонками шарів, оскільки вони характеризують форми різних орбіт, на яких можна виявити електрони, що знаходяться в одному шарі (при заданому квантовому числі).
Магнітне квантове число - квантове число, що визначає величину проекції моменту кількості руху (моменту імпульсу) електрона на заданий напрямок (вісь - напрямок магнітного поля):
Магнітне квантове число приймає 2 1 цілих значень (від до), де - орбітальне (азимутальное) квантове число. На малюнку показані прекціі моменту імульса при різних значеннях Співвідношення (7.5.4) і (7.5.5) показують, що момент кількості руху електрона і проекція цього моменту є також квантовими величинами.
Кожному (крім) відповідає кілька хвильових функцій відрізняються значеннями квантових чисел і. Це означає, що атом водню може мати одне і те ж значення енергії, перебуваючи в різних станах. Стану з однаковою енергією називаються виродженими, а число вироджених станів з однаковим значенням енергії називається кратністю виродження. Кожне значення енергії має кратність виродження
Наявність магнітного квантового числа призводить в магнітному полі до розщеплення рівня з головним квантовим числом на підрівнів, що має привести до розщеплення спектральних ліній. Розщеплення енергетичних рівнів в магнітному полі називется ефектом Зеемана.
Розщеплення енергетичних рівнів в електричному полі називется ефектом Штарка.
Умова (7.5.6) називається правилом відбору, яке є наслідком закону збереження моменту кількості руху. З урахуванням правила відбору серії Лаймана відповідають такі переходи електронів в атомі водню: np → 1s (n = 2, 3, ...); серії Бальмера - переходи електронів: np → 2s, ns → 2p, nd → 2p (n = 3, 4, 5, ...); серії Пашена - переходи де 4. 5, 6, ...
На малюнку приведені розподілу щільності ймовірності для різних значень квантових чисел і (За одиницю вимірювання став радіус першої боровськой орбіти). Імовірність знайти електрон відмінна від нуля при будь-яких значеннях. але максимальна при значеннях радіуса, що збігається з радіусами орбіт, визначених з теорії Бора (7.42.16).