CCF20090610008 (3)

..«*ntjalu bytaby doliną otoczoną ze wszystkich stron wyżej położonym terenem, i z tego względu wypełniona hyl.iby wodą (n.p. jezioro) bez jakiejkolwiek wody wypływającej w kierunku innego, niższego minimum (n.p. poziomu morza).

W przypadku grawitacji, rejon powstający wokół ciała posiadającego masę jest grawitacyjną studnią potencjału, pod warunkiem, że grawitacyjne siły pływowe okolicznych ciał nie przewyższają siły grawitacyjnej danego ciała.

Wzgórze potencjału jest natomiast przeciwnością studni potencjału, to jest rejonem otaczającym maksimum lokalne.

60. stany energetyczne elektronów w atomie

STANY ENERGETYCZNE W ATOMIE: Elektron poruszający się polu jądrowym może zajmować tylko ściśle określone stany energetyczne związane z gęstościami chmur elektronowych. Stan energetyczny elektronu charakteryzują 4 liczby kwantowe

KI rl Spinowa ms - < ml < n 1 Magnetyczna -lii Poboczna I - 0,1,2,3,4,5,6; I SGłówna n = 1,2,3,4,5,6 lub 7 n Główna liczba kwantowa n określa liczbę powierzchni węzłowych kulistych ze środkiem w jądrze lub płaszczyzn przechodzących przez jądro na którym gęstość chmury elektronowej jest równa 0. Większe liczby świadczą o dużej wielkości chmur elektronowych. Główna liczba kwantowa określa zatem tze. Powłoki elektronowe poszczególnych stanów energetycznych oznaczone kolejno liczbami od 1 do 7 i dużymi literami KLMNOPQ Poboczna liczba kwantowa I oznacza powłoki elektronowe oznaczone odpowiednio s,q,d,f I = 0,1,2,3. określa liczbę płaszczyzn węzłowych przechodzących przez jądro atomu i charakteryzuje moment pędu elektronu. Magnetyczna liczba kwantowa ml jest miarą orientacji momentu pędu elektronu i określa składową tego momentu w kierunku przyłożonego pola magnetycznego.

Spinowa liczba kwantowa ms ujmuje wpływ pola magnetycznego wytwarzanego prze elektron wirujący wokół własnej osi. Znak liczby spinowej zależy od tego czy elektron jest ustawiony równolegle czy antyrównolegle do lini sił pola magnetycznego.

61.    rozkład gęstości prawdopodobieństwa

62.orbitalny moment pędu elektronu, spin elektronu

Orbitalny moment pędu, część momentu pędu związana z ruchem jednej cząstki względem drugiej (zarówno w odniesieniu do stanów związanych, czyli ruchów orbitalnych, jak i rozproszeń cząstek). W przypadku elektronu, określa jego moment pędu związany z jego ruchem wokół jądra. W fizyce klasycznej orbitalny moment pędu L wyrażany jest iloczynem wektorowym pędu p i położenia r-L=rxp. jest wielkością zachowywaną (drugie prawo Keplera). Ciekawe własności ma orbitalny moment pędu w ujęciu mechaniki kwantowej (tj. dla cząstek mikroświata).

M = M+T) —

Orbitalny moment pędu jest wielkością skwantowaną, może przyjmować wartości:    2zz, gdzie h - stała

Plancka, I - orbitalna liczba kwantowa I, operator kwadratu orbitalnego momentu pędu ma postać:

jego funkcjami własnymi są funkcje kuliste.

Spin jest to własny moment pędu danej cząstki w układzie, w którym cząstka spoczywa. Własny oznacza tu taki, który nie wynika z ruchu danej cząstki względem innych cząstek, lecz tylko z samej natury tej cząstki. Każdy rodzaj cząstek elementarnych ma odpowiedni dla siebie spin. Cząstki będące konglomeratami cząstek elementarnych (np. jądra atomów) posiadają również swój spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych. Spin jest pojęciem czysto kwantowym. W mechanice klasycznej gdy cząstka spoczywa, nie może mieć niezerowego momentu pędu

63.liczby kwantowe

główna liczba kwantowa (n = 1,2,3...) kwantuje energię elektronu, a w praktyce oznacza numer jego orbity, poboczna liczba kwantowa (/« 0,1    - 1) oznacza wartość bezwzględną orbitalnego momentu pędu, którą obliczyć

można używając relacji / = /(/ +1 )(h/ 2n)², gdzie h jest stałą Plancka. W praktyce oznacza numer podpowłoki, na której znajduje się elektron, magnetyczna liczba kwantowa (m = - /,..., -1,0,1,...,/) opisuje rzut orbitalnego momentu pędu na wybraną oś. Długość tego rzutu oblicza się używając wzoru J,-mh / 2n,

spinowa liczba kwantowa s oznacza spin elektronu, jest on stały dla danej cząstki elementarnej i w przypadku elektronu wynosi 1/2

64. widma metali alkalicznych, szerokość linii widmowych

front N.A. - 6.1>?£Ń PiżZ.yPoMi'NAJĄC'1 AToH OBcrjąTN£CtjeN. C.A20 SAł. ACM.¹ ?OJ ■ fc.LE.UTj Analiza liniowego widma optycznego atomu metalu alkalicznego na podstawie analizy stanów wzbudzonych tego atomu jest dość prosta, ponieważ stany te można w pełni opisać rozpatrując pojedynczy elektron, tzw. elektron t optycznie czynny, i pomijając zapełnione podpowłoki rdzenia.

Zauważono, że ogólny charakter widma absorpcyjnego par metali alkalicznych przypomina prawidłowości charakteryzujące poszczególne serie wodorowe. Wkrótce także i w emisyjnych widmach tych pierwiastków wyodrębniono podobne serie linii widmowych, chociaż struktura seryjna tych widm nie jest tak od razu widoczna, gdyż serie te częściowo na siebie zachodzą.

Ze względu na pewne specyficzne cechy poszczególnych serii widmowych alkaliów, dla czterech najmocniejszych z nich przyjęły się nazwy: seria główna ("principial" - “p"), seria rozmyta ("diffuse" - "d"), seria ostra ("Sharp" - “s"), seria fundamentalna ("fundamental" - “f”). Seria główna obejmuje linie spektralne, które w niskich temperaturach są jedynymi liniami występującymi w widmie absorpcyjnym każdego z omawianych pierwiastków, z czego można od razu wnosić, że są one związane ze stanami podstawowymi tych pierwiastków (są to linie rezonansowe); nazwy "ostra” i "rozmyta" nawiązują do zaobserwowanego charakteru linii należących do każdej z tych serii; natomiast "fundamentalna" jest najmniej uzasadniona, a może być nawet myląca, gdyż w rzeczywistości serii tej nie można przypisać jakiegoś podstawowego znaczenia.

Badając szczegółowo prawidłowości rozłożenia linii widmowych w czterech wymienionych seriach metali alkalicznych Rydberg wykazał, że liczby falowe tych linii podlegają tej samej zasadzie kombinacji, co w wodorze:

T -    ^R

'    » {n*af

^<t~T\ T₂ g_Cj_{2je term}y _Wy_raż_ają _Sją _WZOrem:

R' = R-2nc = 2.07 10¹⁶-

$ R - stała Rydberga!

n jest główną liczbą kwantową, a parametr ajest tzw. defektem kwantowym.

SZEROKOŚĆ UNII WIDMOWYCH Promieniowanie atomowe posiada w obrębie każdej linii pewną rzeczywistą naturalną rozciągłość w długościach fali. Szerokość danej linii spektralnej wysyłanej przez spoczywający izolowany od otoczenia atom nazywana jest naturalną szerokością tej linii. W mechanice kwantowej naturalna szerokość linii spektralnej wynika z faktu, że energie stacjonarnych stanów atomu nie mają ściśle określonych wartości. Fakt, że poziomy energetyczne nie reprezentują ściśle określonych energii, ale są "rozmyte", można łatwo zrozumieć na

która stwierdza, że energia układu

podstawie relacji nieokreśloności Heisenberga dla energii i czasu

znana jest jedynie z dokładnością AE, jeżeli do pomiaru energii dysponujemy czasem At. Czas At może być jednak równy co najwyżej czasowi przebywania atomu w danym stanie, a ten zależy oczywiście od prawdopodobieństwa przejścia atomu z danego stanu do jakiegokolwiek innego. Wynika stąd, że szerokości poziomów energetycznych zależą od prawdopodobieństwa różnego rodzaju przejść w atomie. Poziom będzie nieskończenie wąski tylko w tym przypadku, jeżeli czas przebywania układu w danym stanie będzie nieskończenie długi. Można przyjąć, że jest to spełnione dla podstawowego stanu układu; natomiast szerokości wzbudzonych stanów energetycznych o małych czasach życia są znacznie większe.

Obserwowane szerokości linii widmowych są znacznie większe od ich szerokości naturalnych, mimo że dysponujemy przyrządami spektralnymi o dostatecznie dobrej zdolności rozdzielczej. Fakt ten można wytłumaczyć istnieniem szeregu czynników powodujących poszerzenie linii widmowych.

Czasy życia stanów wzbudzonych są rzędu 10'⁸-10'⁹s. Prowadzi to do poszerzenia linii widmowych

Aćdcc-1- ccl0⁸s^_1 At

AA-

2nc

Aa> cc 10

-4 A, dla Z = 5000 A