Т імпульсу атома

Електрон в атомі рухається. Оскільки цей рух не прямолінійне, електрон має моментом імпульсу

На початку минулого століття при створенні моделі атома Н.Бор допустив, що стаціонарними станами атома є тільки такі, в яких момент імпульсу дорівнює цілому кратному постійної Планка h. поділеній на 2π. Це дозволило Н.Бору розрахувати спостерігаються лінії спектра водню.

Момент імпульсу, обумовлений переміщенням в просторі, називають орбітальним. Згідно квантової теорії модуль вектора орбітального моменту дорівнює

де l - орбітальне квантове число, що набуває значень 0, 1, 2. Таким чином, момент імпульсу електрона L. як і енергія, квантуется. тобто приймає дискретні значення. З квантової теорії слід ще один важливий висновок: проекція моменту імпульсу електрона на будь-яке заданий напрямок в просторі z (наприклад, на напрям силових ліній магнітного або електричного поля) також квантуется за правилом:

Електрон, що рухається навколо ядра, являє собою елементарний круговий електричний струм. Відповідно до класичної теорії електромагнітних явищ, замкнутий струм є джерелом магнетизму. З досвіду випливає, що магнітне дію замкнутого струму (контуру зі струмом) визначено, якщо відомий твір сили струму i на площу контура S. Цей твір носить назву магнітного МОМЕНТУ. Позначимо його μ. μ = iS. Знайдемо зв'язок магнітного моменту з моментом імпульсу L. Як приклад розглянемо рух частинки з масою m і зарядом q по колу радіуса r з частотою ν.

Для мікрочастинок квантова теорія призводить до такої ж зв'язку орбітального механічного і магнітного моментів електрона. Тепер q = e (e <0!) - заряд электрона, m - его масса).

Досвідчені дані (тонке розщеплення спектральних ліній, результати досвіду Штерна і Герлаха - про це пізніше скажімо) говорили про те, що електрон в стані 1s (орбітальне квантове число l = 0, і, отже, L = 0) має ненульовий момент імпульсу S. не пов'язана з переміщенням частинки як цілого. Цей момент імпульсу назвали спіновим (спин, англійське spin, обертання). При введенні поняття "Спін" передбачалося, що електрон можна розглядати як "обертається дзига", а його Спін - як характеристику такого обертання.

Спіновий квантове число для електрона s = 1/2 (те ж значення для протона, нейтрона і ще ряду частинок). Квантове число проекції. Тобто проекцій тільки дві.

Спиновому моменту імпульсу пропорційний спіновий магнітний момент μs

Розподіл електронів по енергетичним рівням. принцип Паулі

Якщо тотожні частинки мають однакові квантові числа, то їх хвильова функція симетрична щодо перестановки частинок. Звідси випливає, що два однакових фермиона, що входять в одну систему, не можуть перебувати в однакових станах, тому що для ферміонів хвильова функція повинна бути антисиметричною. Ферміони - частинки, що володіють напівцілим спліном.

Принцип Паулі: У певному стані може знаходитися не більше одного фермиона. Для електрона це означає, що в стані з заданими квантовими числами (n, l, m,) може перебувати не більше одного електрона. Принцип Паулі дозволяє пояснити, чому електрони в атомі не переходять всі відразу в основний стан з моментальною енергією. На основі принципу Паулі пояснюється періодична система.