CHƯƠNG 7. VẬT LÝ NGUYÊN TỬ.pdf

Bμi giảng Vật lý đại cươngTác giả: PGS.. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuậtTrường ĐH Bách khoa Hμ nội... Mômen động lượng vμ mômentừ của điện tử chuyển động quanh hạt nhânMômen động lượ

Bμi giảng Vật lý đại cương

Tác giả: PGS TS Đỗ Ngọc Uấn

Viện Vật lý kỹ thuậtTrường ĐH Bách khoa Hμ nội

Ch−¬ng 7VËt lý nguyªn tö

Chuyển động của điện tử

trong nguyên tử hydro

r 4

Ze U

Schrodinger

0

) r 4

Ze E

(

m 2

ψ

Δ

h

) ,

, r ( θ ϕ ψ

= ψx=r.sinθcosϕ y=r.sinθsinϕ z=rcosθ

0

) r 4

Ze E

(

m

2 sin

r

1

)

(sin sin

r

1 )

r

r

( r r

1

0

2 2

2

2 2

2

2

2 2

=

ψ πε

+

+ ϕ

∂

ψ

∂ θ

+ θ

∂

ψ

∂ θ θ

∂

∂ θ

) ,

( Y ) r (

+

r 4

Ze E

(

mr

2 )

dr

dR r

( dr

d R

1

0

2 2

2 2

h

λ

−

= ϕ

∂

∂ θ

+ θ

∂

∂ θ θ

∂

∂

2 2

Y sin

Y

1 )

Y (sin

sin Y

1

1) (

Y

, 0 a

Zr 2

/ 3 0

0 ,

a

Z(2

( Y

) r (

2 n

n

Rh

E = −

H»ng sè Ritbe1.2 C¸c kÕt luËn:

a N¨ng l−îng gi¸n ®o¹n: L−îng tö ho¸

b N¨ng l−îng Ion ho¸

E=0-E1=Rh=2,185.10-18J=13,5eV

) ,

( Y

).

r ( R

) ,

, r

1 n

0

2 n )

1 2

( l

2 0

4

s 10

27 ,

3 )

4 ( 4

= πε

l l

c Tr¹ng th¸i l−îng tö:

2 0

, 1

2 0

,

a

Z(4r

=ρ

0 )

e

) a

Z (

4 dr

(1 2r

§èi víi H, Z=1 cã r=0 vμ r=a0

) r

(

0 , 1

ρ

r

a0=0,53.10-10m B¸n kÝnh Bohr

n=1

Liman

) n

1 1

1 (

1 (

R 2 − 2

= υ

Bracket

) n

1 4

1 (

R 2 − 2

= υ

Pasen

) n

1 3

1 (

R 2 − 2

= υ

Banme

) n

1 2

1 (

= υ

Cùc tÝm

¸nh s¸ng nhÝn thÊy

2 Nguyªn tö kim lo¹i kiÒm

2.1 N¨ng l−îng cña ®iÖn tö ho¸ trÞ trong

nguyªn tö kim lo¹i kiÒm

-Li

+ -

H

§iÖn tö ho¸ trÞ t−¬ng t¸c víi h¹t nh©n vμ c¸c

®iÖn líp trong (víi lâi nguyªn tö)

l

Δ

N¨ng l−îng tÝnh t−¬ng tù nh− cña H vμ thªmphÇn bæ chÝnh

) n

(

Rh W

n=1

3S3P3D

n=3

2.3 Quang phæ cña kim lo¹i kiÒm

Khi ph¸t x¹ photon: §iÖn tö chuyÓn tõ møc caoxuèng thÊp h¬n Vμ

4D 4P 4S

3D

3P

3S

2P 2S

S, P, D møc n¨ngl−îng

2.4 Mômen động lượng vμ mômen

từ của điện tử chuyển động quanh

hạt nhânMômen động lượng/orbital: Quĩ đạo không xác

định -> véc tơ mômen không xác định Giá trị

xác định: L = l(l + 1).h

= 0, 1, 2, , n-1 Số lượng tử quĩ đạoHình chiếu lên phương bất kỳ:

h m

Mômen từ: Điện tử quay quanh hạt nhân gây radòng điện ng−ợc chiều với chiều quay

-> mômen từ ng−ợc chiều với mômen động

m 2

26 ,

W = − rμ r

Δ Δ W = − μz B = m μ BB

Møc n¨ng l−îng cña ®iÖn tö

B m

W

Bøc x¹ khi tõ møc W’2 xuèng møc W’1 cã:

h

B

m h

W

W h

B

B

μ

− υ υ

μ + υ

3 Spin cña ®iÖn tö

Nhê cã thiÕt bÞ quang phæ tinh vi ph¸t hiÖn cÊutróc béi phæ: c¸c v¹ch sÝt nhau: Cña Na 28,90 vμ28,96pm ThÝ nghiÖm cña Anhxtanh-§¬g¸t

§o ®−îc tû sè

em

e

L = −μ

L r

Giải thích: Do vận động nội tại,

điện tử có mômen spin S r

m2

Sz = ± h = sh

Số l−ợng tử hình chiếu spin2

1

ms = ±

h.)1s

(s

S = + s-Số l−ợng tử spin

Mômen từ riêng

S m

e m

2

e

e

s e

B sz

r r

h

= μ

±

=

μ

Đúng kếtquả thựcnghiệm

em2

r = ư μ

L m

2

e

e L

r

r = ư μ

Mômen từ orbital:

• Cỏc điện tử cú spin với số lượng tửspin ms↑ hoặc ms↓ cỏc momen spin tạo ra cỏc momen từ spin riêng

• Momen từ orbital gây ra mômen cảm ứng

trong từ trường đóng góp vμo tính nghịch từ, cònmomen từ spin đóng góp vμo tính thuận từ

§iÖn tö cã m«men toμn phÇn: Jr Lr Sr

®iÖn tö trong nguyªn tö, nªn:

Tr¹ng th¸i l−îng tö cña ®iÖn tö trong nguyªn tögåm 4 sè l−îng tö: n, , m vμ ml s

n 2 )

1 2

(

∑−

= l

= l

5 CÊu t¹o béi/tÕ vi/ cña v¹ch phæ

6 Kh¸i niÖm vÒ hÖ thèng tuÇn

=l

0

=l

0

=l

0

=l

1

=l

1

=l

2

=l

3

=

l = 2l

VÝ dô:

Al: 1s22s22p63s23p1Cl: 1s22s22p63s23p5Ar: 1s22s22p63s23p6

+

1s2

2s22p6

3s23p63d10