.VII.ZASADA NIEOZNACZONOŚCI :Zasada nieoznaczoności opisuje jedną z podstawowych własności przyrody. Jest ona konsekwencją falowo-cząsteczkowej natury materii. Pojawia się ona ,gdy opis zachowania się cząstek (lub ogólnie obiektów) w mikroświecie chcemy przeprowadzić używając pojęć wziętych z makroświata. Zasada nieoznaczoności mówi o tym, że pewnych wielkości fizycznych nie można zmierzyć jednocześnie z dowolną dokładnością . Taką własność mają pęd i położenie a także inna para wielkości : energia i czas. Z im większą dokładnościa znamy np. pęd cząstki tym mniejsza jest dokładność określenia położenia. Wielkości fizyczne połączone zasadą nieoznaczoności nazywamy kanonicznie sprzężonymi. AB >= h ; h - stała Plancka ; Jeżeli mamy do czynienia z małymi przedmiotami jak elektrony to pomiar wprowadza nie-oznaczoność . Im bardziej określamy położenie elektronu tym mniej dokładnie możemy określić jego prędkość i odwrotnie. .VIII. WIDMO CIĄGŁE I CHARAKTERYSTCZNE PROMIENIE RENTGENOWSKIE ; PRAWO MOSELEYA : Widmo ciągłe obejmujące wszystkie barwy światła od czerwieni do fioletu, charakteryzują rozżarzone ciała stałe i ciekłe oraz gazy pod bardzo dużym ciśnieniem. W tych przypadkach atomy jeszcze silniej oddziałują ze sobą. Rozkład natężenia zależy od rodzaju ciała i jego temperatury; im ona jest wyższa, tym bardziej maksimum natężenia w widmie przesuwa się w stronę fal krótkich. Serie widma charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego mają strukturę nieco odmienną od widm optycznych. Zależność częstości v lub długości fali charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego od liczby atomowej (porządkowej) pierwiastka wysyłającego to promieniowanie wykrył H.Moseley w postaci v = CR (Z-s)2 gdzie R - stała Rydberga C i s - wielkości stałe, charakterystyczne dla danej serii, Z - liczba porządkowa pierwiastka ** Rozpędzone różnicą potencjałów U elektrony mające energię Ek=eU przenikając w głąb anody zderzają się z atomami i tracą przy tym posiadaną energię kinetyczną. Przy każdym zderzeniu energia kinetyczna Ek danego elektronu zostaje, w części lub w całości, zamieniona na energię promieniowania rendgenowskiego. Ponieważ straty energii Ek przy każdym zderzeniu są różne, to wysyłane jest promieniowanie o różnych częstościach v. Częstość wysyłanego fotonu nie może być jednakże większa niż graniczna wartość vgr taka, że hvgr=eU . Foton o energii równej hvgr powstaje wówczas, gdy elektron padający na anodę traci całą swoją energię kinetyczną w jednym zderzeniu. Częstości granicznej wysyłanego fotonu odpowiada minimalna dlugość fali taka, że min = c/vgr = ch/eU .IX. ATOM BOHRA - SERIE WIDMOWE : Bohr przyjął następujące założenia : atom wodoru może znajdować się jedynie w ściśle określonych stanach stacjonarnych, w których nie promieniuje energii; warunkiem wypromieniowania energii jest przejście atomu ze stanu o energii wyższej Ek do stanu o energii nizszej Ei ,co opisuje rownanie hv = Ek - Ei . Model atomu Bohra : wokół jądra atomu wodoru, które zajmuje niezwykle małą jego częśż, po orbitach kołowych porusza się elektron. Najpowszechniejszy izotop wodoru ma Z=1 i A=1 .Przyjmując w przybliżeniu, że środek masy układu proton-elektron pokrywa się ze środkiem protonu i korzystając z drugiej zasady dynamiki Newtona zastosowanej do ruchu po okręgu i prawa Coulomba, mamy e2/4r2 = mV2/r a stąd energia kinetyczna elektronu Ek=e2/8r energia potencjalna układu proton-elektron : Ep= - e2 / 4r * Zmiane energii elektronu podczas przejścia ze stanu o energii En do stanu o energii Em równa jest energii emitowanego fotonu równej hv ,gdzie v jest częstością emitowanej fali . hv = En - Em = (e4m/8 (m2 - 1/n2) Korzystając ze związku v=c/ ,gdzie c jest prędkością światła otrzymujemy wzór na odwrotnośc długości fali. Stała Rydbergera R = e4m. / 8h3c = 1,097 * 107 m.-1 * Dozwolone energie elektronu En= - e4m. / 8h2 *(1/n2) = E1/n2 gdzie E1 - energia stanu podstawowego n - główna liczba kwantowa * Zgodnie ze wzorem 1/ = Z2R (1/k2 - 1/n2) n>k możemy przejścia elektronu między swantowanymi poziomami energetycznymi atomu wodoru przedstawić w postaci tzw. serii. SERIE : Lumana n>1 k=1 ;Balmera n>2 k=2 ; Paschena n>3 k=3 ; Bracketta n>4 k=4 ; Nie wszystkie orbity kołowe w atomie Bohra są dozwolone a tylko takie, dające się ponumerować liczbą naturalną n ,na których elektron ma moment pędu o wartości będącej wielokrotnością stałej h : m. rn vn = n h W tym wzorze rn jest promieniem dozwolonej orbity kołowej a vn prędkością elektronu na tej orbicie. Numer orbity n można utożsamiać z główną liczbą kwantową. .X. LICZBY KWANTOWE i ZAKAZ PAUULIEGO : Każda funkcja falowa opisuje nam jeden dozwolony stan elektronu. Ilość możliwych stanów elektronu równa jest ilości różnych funkcji falowych otrzymanych z rozwiązania równania Schroedingera. Funkcje falowe elektronu w atomie wodoru dadzą się ponumerować przy pomocy trzech liczb całkowitych : n , l i ml zwanych liczbami kwantowymi. (Istnieje jeszcze związana ze spinem czwarta liczba kwantowa ms = +- 0,5 tzn. magnetyczna spinowa liczba kwantowa ) . Energia elektronu w atomie wodoru En zależy jedynie od głównej liczby kwantowej n (n=1,2,3 ...) Elektron posiadający określoną energie może znajdować się w różnych stanach opisanych liczbami kwantowymi l i ml .Stany o różnych wartościach orbitalnej ( azymutalnej bądź też pobocznej) liczby kwantowej l (l=0,1,...n-1), różnią się wartością orbitalnego momentu pędu. Stany dla l=0 nazywają się stanami s, stany dla l=1 stanami p. , a stany dla l=2 stanami d ,. Wartość głównej liczby kwantowej n podaje się przed umownym oznaczeniem liczby kwantowej l. Ponieważ l jest zawsze mniejsze niż n ,to możliwe są następujące stany elektronów : 1s,2s,2p.,3s,3p.,3d,4s,4p.,4d,4f itd. .Liczba kwantowa ml jest związana z rzutem wektora momentu pędu na wyróżniony kierunek np. oś OZ .Dla danego l możliwych jest 2l+1 stanów różniących się liczbą kwantową ml. Zakaz Pauliego :W atomie stan określany przez cztery liczby kwantowe n, l, ml, ms ,może być zajęty tylko przez jeden elektron. W atomie nie mogą istnieć elektrony o tych samych liczbach kwantowych.; n=1,2,3... - główna liczba kwantowa opisująca energie elektronu ; l=0,1,2...,n-1 - orbitalna liczba kwantowa opisujaca moment pędu elektronu ; ml=0,+-1,...,+-l - magnetyczna liczba kwantowa opisująca rzut momentu pędu elektronu na wyróżniony kierunek w przestrzeni ; ms=+-0,5 - magnetyczna spinowa liczba kwantowa ;