العدد الكمي الأول ن يسمى رقم الكم الرئيسي، ويمكن أن يأخذ قيمًا صحيحة من 1 إلى ما لا نهاية. في ذرة الهيدروجين، يميز هذا الرقم طاقة الإلكترون (بالوحدات الذرية):

E(ن) = -ZR/(2∙ن 2)،

حيث Z هي الشحنة النووية، R = 109678.76 سم -1 هو ثابت ريدبيرج.

العدد الكمي الثاني ل يسمى الرقم المداري. ونظرًا لقيمة معينة لـ n، فيمكن أن تأخذ قيمًا صحيحة من 0 إلى (n-1). رقم ل يحدد إحدى القيم المحتملة للزخم الزاوي المداري للإلكترون في الذرة. رقم ليحدد شكل المداري. كل قيمة لتطابق الحرف (التسميات الطيفية):

عند الإشارة إلى حالة الإلكترون (أو المداري)، يتم كتابة رقم الكم الرئيسي قبل رمز رقم الكم المداري في شكل الصيغة: nl. على سبيل المثال:

4س ن= 4 و ل=0، أي السحابة الإلكترونية كروية الشكل؛

2صيعني الإلكترون الذي لديه ن=2i ل=1 (السحابة الإلكترونية على شكل الدمبل)، إلخ.

العدد الكمي الثالث م ل يميز الترتيب المكاني للمدارات . يطلق عليه المغناطيسي رقم الكمويحدد حجم إسقاط الزخم الزاوي المداري على الاتجاه المحدد (عادة المحور z). م ل يأخذ قيمًا صحيحة من - لإلى + ل.رقم معان مختلفة م لبقيمة معينة ليساوي ن=(2 ل+1).

تتوافق حالة s للإلكترون مع مدار واحد

تتوافق الحالة p للإلكترون مع ثلاثة مدارات

تتوافق حالة d للإلكترون مع خمسة مدارات

تتوافق حالة الإلكترون f مع سبعة مدارات

وهكذا، يتميز المدار بمجموعة معينة من ثلاثة أرقام كمية: n، l، m.

الرقم الإجماليمدارات مستوى طاقة معين تساوي ن=ن 2.

عند دراسة خواص الإلكترون، أصبح من الضروري إدخال رقم كمي رابعوالذي كان يسمى العدد الكمي المغزلي آنسة .

يميز دوران الإلكترون دوران الإلكترون حول محوره. يمكن أن يحدث هذا الدوران في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة بالنسبة لمدار الإلكترون. اعتمادا على هذا آنسة يمكن أن تأخذ إحدى القيمتين:

يتميز دوران الإلكترون الخاص به عزم الدورانإلكترون. في ذرة الهيدروجين، يضاف الزخم الزاوي الدوراني للإلكترون إلى الزخم الزاوي المداري للإلكترون.

وفقًا لمبدأ الاستبعاد لباولي (فيزيائي سويسري، 1925):لا يمكن لإلكترونين في الذرة أن يكون لهما نفس مجموعات الأرقام الكمومية الأربعة.وهذا يعني أنه إذا كان هناك إلكترونين في الذرة لهما نفس القيم ن، لو م ل، فيجب أن يكون لديهم قيم مختلفة آنسة.وينبغي توجيه ظهورهم نحو جوانب مختلفة. يمكن أن يحتوي كل مدار على إلكترونين كحد أقصى مع دوران موجه بشكل معاكس.

النتيجة الطبيعية لقانون باولي: أقصى عددالإلكترونات عند مستوى يساوي ضعف مربع عدد الكم الرئيسي

يطيع ترتيب ملء المدارات لطبقة فرعية معينة قاعدة هوند:يجب أن يكون إجمالي عدد الدوران للإلكترونات لطبقة فرعية معينة هو الحد الأقصى.

بمعنى آخر، تمتلئ مدارات طبقة فرعية معينة أولاً بإلكترون واحد، ثم بالإلكترون الثاني. تشكل الإلكترونات ذات الدوران المعاكس في نفس المدار سحابة ثنائية الإلكترون ويبلغ إجمالي دورانها صفرًا.

كان نموذج بور الذري محاولة للتوفيق بين أفكار الفيزياء الكلاسيكية والقوانين الناشئة لعالم الكم.

إي. رذرفورد، 1936: "كيف توجد الإلكترونات في الجزء الخارجي من الذرة؟ أنا أعتبر نظرية بور الكمومية الأصلية للطيف واحدة من أكثر النظريات الثورية التي تم تطويرها في العلوم على الإطلاق؛ ولا أعرف أي نظرية أخرى من شأنها أن تحقق المزيد من النجاح. كان في ذلك الوقت في مانشستر، وكان يؤمن إيمانًا راسخًا بالبنية النووية للذرة، والتي تم الكشف عنها في تجارب التشتت، وحاول فهم كيفية ترتيب الإلكترونات للحصول على أطياف الذرات المعروفة. يكمن أساس نجاحه في إدخال أفكار جديدة تمامًا في النظرية. لقد أدخل في أفكارنا فكرة كم الفعل، وكذلك فكرة غريبة عن الفيزياء الكلاسيكية، مفادها أن الإلكترون يمكنه أن يدور حول نواة دون أن ينبعث منه إشعاع. عند طرح نظرية التركيب النووي للذرة، كنت على دراية تامة أنه وفقًا للنظرية الكلاسيكية، يجب أن تسقط الإلكترونات على النواة، لكن بور افترض أن ذلك لا يحدث لأسباب غير معروفة، وعلى أساس هذا الافتراض، كما تعلمون، كان قادرا على شرح أصل الأطياف. باستخدام افتراضات معقولة للغاية، قام بحل مشكلة ترتيب الإلكترونات في جميع ذرات الجدول الدوري خطوة بخطوة. كانت هناك العديد من الصعوبات هنا، حيث كان التوزيع يجب أن يتوافق مع أطياف العناصر البصرية والأشعة السينية، ولكن في النهاية تمكن بور من اقتراح ترتيب للإلكترونات يوضح معنى القانون الدوري.
ونتيجة لمزيد من التحسينات، التي أدخلها بور نفسه بشكل أساسي، والتعديلات التي أجراها هايزنبرغ وشرودنجر وديراك، تم تغيير النظرية الرياضية بأكملها وتم تقديم أفكار ميكانيكا الموجات. وبعيدًا تمامًا عن هذه التحسينات الإضافية، فإنني أعتبر عمل بور بمثابة أعظم انتصار للفكر الإنساني.
ولإدراك أهمية عمله، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار التعقيد الاستثنائي لأطياف العناصر ويتخيل أنه في غضون 10 سنوات تم فهم وتفسير جميع الخصائص الرئيسية لهذه الأطياف، بحيث أصبحت نظرية الأطياف البصرية كاملة الآن. الذي يعتبره الكثيرون سؤالاً محسوماً، على غرار ما حدث قبل سنوات قليلة مع الصوت”.

بحلول منتصف العشرينات، أصبح من الواضح أن نظرية N. Bohr شبه الكلاسيكية للذرة لا يمكنها تقديم وصف مناسب لخصائص الذرة. في 1925-1926 في أعمال W. Heisenberg و E. Schrödinger، تم تطوير نهج عام لوصف الظواهر الكمومية - نظرية الكم.

فيزياء الكم

وصف الدولة

(س،ص،ض،ص س،ص ص،ص ض)

تغير الدولة مع مرور الوقت

=∂H/∂p، = -∂H/∂t،

قياسات

س، ص، ض، ص س، ص ص، ص ض

ΔxΔp x ~
ΔyΔp ذ ~
ΔzΔp ض ~

الحتمية

النظرية الإحصائية

|(س،ص،ض)| 2

هاملتونيان ح = ص 2 /2م + ش(ص) = 2 /2م + ش(ص)

يتم وصف حالة الجسيم الكلاسيكي في أي وقت من خلال تحديد إحداثياته ​​وعزمه (x,y,z,p x,p y,p z,t). معرفة هذه الكميات في لحظة زمنية ر،فمن الممكن تحديد تطور النظام تحت تأثير القوى المعروفة في جميع الأوقات اللاحقة. إن إحداثيات الجسيمات وعزم دورانها هي في حد ذاتها كميات يمكن قياسها تجريبياً بشكل مباشر. في فيزياء الكم، يتم وصف حالة النظام بواسطة الدالة الموجية ψ(x,y,z,t). لأن بالنسبة للجسيم الكمي، من المستحيل تحديد قيم إحداثياته ​​وزخمه بدقة في نفس الوقت، فلا معنى للحديث عن حركة الجسيم على طول مسار معين، يمكنك فقط تحديد احتمالية العثور على الجسيم عند نقطة معينة في هذه اللحظةالوقت الذي يتم تحديده بواسطة مربع معامل الدالة الموجية W ~ |ψ(x,y,z)| 2.
يوصف تطور النظام الكمي في الحالة غير النسبية بواسطة دالة موجية تلبي معادلة شرودنغر

أين عامل هاملتون (مشغل الطاقة الكلية للنظام).
في الحالة غير النسبية − 2 /2m + (r)، حيث m هي كتلة الجسيم، هو عامل الزخم، (x، y، z) هو عامل الطاقة الكامنة للجسيم. إن ضبط قانون حركة الجسيمات في ميكانيكا الكم يعني تحديد قيمة الدالة الموجية في كل لحظة من الزمن عند كل نقطة في الفضاء. في الحالة الثابتة، تكون الدالة الموجية ψ(x,y,z) حلاً لمعادلة شرودنغر الثابتة ψ = Eψ. مثل أي نظام متصل في فيزياء الكم، تمتلك النواة طيفًا منفصلاً من القيم الذاتية للطاقة.
الحالة ذات أعلى طاقة ربط للنواة، أي ذات أدنى طاقة إجمالية E، تسمى الأرض. الدول ذات الطاقة الإجمالية الأكبر متحمسة. يتم تعيين الدولة ذات الطاقة الأقل بمؤشر صفر والطاقة E 0 = 0.

ه 0 → Mc 2 = (Zm p + Nm n)ج 2 − W 0 ;

W 0 هي طاقة الربط للنواة في الحالة الأرضية.
يتم حساب طاقات E i (i = 1, 2, ...) للحالات المثارة من الحالة الأساسية.

رسم تخطيطي للمستويات الدنيا من 24 ملغ.

المستويات الدنيا من النواة منفصلة. ومع زيادة طاقة الإثارة، يقل متوسط ​​المسافة بين المستويات.
تعد الزيادة في كثافة المستوى مع زيادة الطاقة خاصية مميزة للأنظمة متعددة الجسيمات. ويفسر ذلك حقيقة أنه مع زيادة طاقة هذه الأنظمة، فإن عدد الطرق المختلفة لتوزيع الطاقة بين النيوكليونات يزداد بسرعة.
عدد الكمية- الأعداد الصحيحة أو الكسرية التي تحدد القيم المحتملة للكميات الفيزيائية التي تميز النظام الكمي - الذرة، النواة الذرية. تعكس الأرقام الكمومية انفصال (تكميم) الكميات الفيزيائية التي تميز النظام المصغر. تسمى مجموعة الأعداد الكمومية التي تصف النظام المصغر بشكل شامل كاملة. وبالتالي، يتم تحديد حالة النيوكليون في النواة من خلال أربعة أرقام كمومية: رقم الكم الرئيسي n (يمكن أن يأخذ القيم 1، 2، 3، ...)، والذي يحدد الطاقة E n للنوكليون؛ رقم الكم المداري l = 0, 1, 2, …, n الذي يحدد قيمة L الزخم الزاوي المداري للنوكليون (L = ћ 1/2); الرقم الكمي m ± ±l، الذي يحدد اتجاه متجه الزخم المداري؛ والرقم الكمي m s = ± 1/2، الذي يحدد اتجاه ناقل دوران النوكليون.

عدد الكمية

ن	رقم الكم الرئيسي: n = 1, 2, … ∞.
ي	العدد الكمي للزخم الزاوي الكلي. j لا يكون سالبًا أبدًا ويمكن أن يكون عددًا صحيحًا (بما في ذلك الصفر) أو نصف عدد صحيح اعتمادًا على خصائص النظام قيد النظر. ترتبط قيمة الزخم الزاوي الإجمالي للنظام J بـ j بالعلاقة ي 2 = ћ 2 ي(ي+1). = + أين و هي متجهات الزخم المداري والزاوي الدوراني.
ل	العدد الكمي للزخم الزاوي المداري. ليمكن أن تأخذ فقط القيم الصحيحة: ل= 0، 1، 2، … ∞، ترتبط قيمة الزخم الزاوي المداري للنظام L بـ لالعلاقة L 2 = ћ 2 ل(ل+1).
م	إن إسقاط الزخم الزاوي الكلي أو المداري أو الدوراني على محور محدد (عادةً المحور z) يساوي mћ. بالنسبة للحظة الإجمالية m j = j، j-1، j-2، …، -(j-1)، -j. للعزم المداري م ل = ل, ل-1, ل-2, …, -(ل-1), -ل. بالنسبة لعزم دوران الإلكترون، البروتون، النيوترون، الكوارك m s = ±1/2
س	العدد الكمي للزخم الزاوي المغزلي. يمكن أن يكون s عددًا صحيحًا أو نصف عدد صحيح. s هي خاصية ثابتة للجسيم، تحددها خصائصه. حجم زخم الدوران S يرتبط بـ s بالعلاقة S 2 = ћ 2 s(s+1)
ص	التكافؤ المكاني. وهو يساوي إما +1 أو -1 ويميز سلوك النظام مع انعكاس المرآة P = (-1) ل .

إلى جانب هذه المجموعة من الأعداد الكمومية، يمكن أيضًا وصف حالة النوكليون في النواة بمجموعة أخرى من الأعداد الكمومية n، ل، ي، ي ض . يتم تحديد اختيار مجموعة من الأرقام الكمومية من خلال سهولة وصف النظام الكمي.
يرتبط وجود الكميات الفيزيائية المحفوظة (الثابتة مع الزمن) لنظام معين ارتباطًا وثيقًا بخصائص التناظر لهذا النظام. وبالتالي، إذا لم يتغير النظام المعزول أثناء الدورات التعسفية، فإن الزخم الزاوي المداري يظل محفوظًا. ويحدث ذلك بالنسبة لذرة الهيدروجين، حيث يتحرك الإلكترون في جهد كولوم المتناظر كرويًا للنواة، وبالتالي تتميز بعدد كمي ثابت ل. يمكن لاضطراب خارجي أن يكسر تناظر النظام، مما يؤدي إلى تغيير في الأعداد الكمومية نفسها. يمكن للفوتون الذي تمتصه ذرة الهيدروجين أن ينقل الإلكترون إلى حالة أخرى بأعداد كمومية مختلفة. يوضح الجدول بعض الأعداد الكمومية المستخدمة لوصف الحالات الذرية والنووية.
بالإضافة إلى الأعداد الكمومية، التي تعكس تناظر الزمكان للنظام المصغر، فإن ما يسمى بأعداد الكم الداخلية للجسيمات تلعب دورًا مهمًا. عدد منهم، مثل تدور و الشحنة الكهربائية، يتم حفظها في جميع التفاعلات، ولا يتم حفظ البعض الآخر في بعض التفاعلات. وبالتالي فإن غرابة العدد الكمي المحفوظة في التفاعلات القوية والكهرومغناطيسية، لا تنحفظ في التفاعلات الضعيفة، مما يعكس اختلاف طبيعة هذه التفاعلات.
وتتميز النواة الذرية في كل حالة بالزخم الزاوي الكلي. تسمى هذه اللحظة في إطار الراحة للنواة دوران النواة.
للنواة يتم تنفيذها القواعد التالية:
أ) أ - حتى J = n (n = 0، 1، 2، 3،...)، أي عدد صحيح؛
ب) أ – فردي J = ن + 1/2، أي نصف عدد صحيح.
وبالإضافة إلى ذلك، تم إنشاء قاعدة أخرى تجريبيا: للنوى الزوجية في الحالة الأرضيةجغس = 0. يشير هذا إلى التعويض المتبادل لعزوم النيوكليون في الحالة الأساسية للنواة - وهي خاصية خاصة للتفاعل بين النويات.
ثبات النظام (هاميلتوني) بالنسبة للانعكاس المكاني – الانقلاب (الإحلال → -) يؤدي إلى قانون حفظ التكافؤ والعدد الكمي التكافؤر. وهذا يعني أن هاملتون النووي لديه التماثل المقابل. في الواقع، النواة موجودة بسبب التفاعل القوي بين النيوكليونات. بالإضافة إلى ذلك، يلعب التفاعل الكهرومغناطيسي أيضًا دورًا مهمًا في النوى. كلا النوعين من التفاعلات لا يتغيران بالنسبة للانعكاس المكاني. وهذا يعني أن الدول النووية يجب أن تتميز بقيمة تكافؤ معينة P، أي أن تكون إما زوجية (P = +1) أو فردية (P = -1).
ومع ذلك، فإن القوى الضعيفة التي لا تحافظ على التكافؤ تعمل أيضًا بين النيوكليونات في النواة. والنتيجة هي أن خليطًا (بسيطًا عادةً) من حالة ذات تكافؤ معاكس يضاف إلى الحالة ذات تكافؤ معين. القيمة النموذجية لمثل هذه الشوائب في الدول النووية هي 10-6-10-7 فقط وفي الغالبية العظمى من الحالات قد لا تؤخذ في الاعتبار.
يمكن تمثيل تكافؤ النواة P كنظام من النيوكليونات على أنه حاصل ضرب تكافؤات النيوكليونات الفردية p i:

Р = ص 1 · ص 2 ·...· ع أ ·،

علاوة على ذلك، فإن تكافؤ النوكليون p i في المجال المركزي يعتمد على الزخم المداري للنوكليون، حيث π i هو التكافؤ الداخلي للنوكليون، ويساوي +1. لذلك، يمكن تمثيل تكافؤ النواة في حالة التناظر الكروي على أنه حاصل ضرب التكافؤ المداري للنيوكليونات في هذه الحالة:

تشير مخططات المستوى النووي عادةً إلى الطاقة والدوران والتكافؤ لكل مستوى. يُشار إلى الدوران برقم، ويُشار إلى التكافؤ بعلامة زائد للمستويات الزوجية وعلامة ناقص للمستويات الفردية. يتم وضع هذه العلامة على اليمين فوق الرقم الذي يشير إلى الدوران. على سبيل المثال، يشير الرمز 1/2 + إلى مستوى زوجي مع دوران 1/2، والرمز 3 - يشير إلى مستوى فردي مع دوران 3.

إسوسبين النوى الذرية.خاصية أخرى للدول النووية هي isospin I. جوهر (أ، ي)يتكون من A نيوكليونات وله شحنة Ze، والتي يمكن تمثيلها كمجموع شحنات النيوكليونات q i، معبرًا عنها من خلال إسقاطات نظائرها (I i) 3

- إسقاط اللف المتساوي للنواة على المحور 3 لفضاء اللف المتساوي.
إجمالي اللف المتساوي لنظام النيوكليون A

جميع حالات النواة لها قيمة إسقاط اللف المتساوي I 3 = (Z - N)/2. في النواة التي تتكون من نويات A، كل منها لها 1/2 إيزوبين، من الممكن أن تكون قيم البين الأيزوبين من |N - Z|/2 إلى A/2

|N - Z|/2 ≥ I ≥ A/2.

الحد الأدنى للقيمة I = |I 3 |. القيمة القصوى لـ I تساوي A/2 وتتوافق مع كل ما قمت بتوجيهه في اتجاه واحد. لقد ثبت تجريبيًا أنه كلما ارتفعت قيمة اللف المتساوي، زادت طاقة الإثارة في الحالة النووية. لذلك، فإن التدوير المتساوي للنواة في الحالات الأرضية والمنخفضة الإثارة له قيمة دنيا

أنا ع = |أنا 3 | = |Z - N|/2.

التفاعل الكهرومغناطيسي ينتهك نظير الفضاء المتساوي الدوران. تتغير طاقة التفاعل لنظام الجسيمات المشحونة أثناء الدوران في الفضاء المتساوي، لأنه أثناء الدوران تتغير شحنات الجسيمات وفي النواة تتحول بعض البروتونات إلى نيوترونات أو العكس. لذلك، في الواقع، تناظر اللف الأيزوبيني ليس دقيقًا، ولكنه تقريبي.

الثغرة المحتملة.غالبًا ما يستخدم مفهوم البئر المحتمل لوصف الحالات المرتبطة بالجسيمات. الثغرة المحتملة - منطقة محدودة من الفضاء مع انخفاض الطاقة الكامنة للجسيم. عادة ما يستجيب البئر المحتمل للقوى الجاذبة. في منطقة عمل هذه القوى يكون الجهد سلبيا، أما خارجها فهو صفر.

طاقة الجسيم E هي مجموع طاقته الحركية T ≥ 0 والطاقة الكامنة U (يمكن أن تكون موجبة أو سالبة). إذا كان الجسيم داخل بئر فإن طاقته الحركية T 1 أقل من عمق البئر U 0 طاقة الجسيم E 1 = T 1 + U 1 = T 1 - U 0 في ميكانيكا الكم الطاقة الجسيم في حالة ملزمة يمكن أن يأخذ فقط قيمًا منفصلة معينة، على سبيل المثال. هناك مستويات طاقة منفصلة. في هذه الحالة، يقع المستوى الأدنى (الرئيسي) دائمًا فوق قاع البئر المحتملة. من حيث الحجم، المسافة Δ هبين مستويات جسيم كتلته m حفرة عميقةيتم إعطاء العرض بواسطة
ΔE ≈ ћ 2 / مللي أمبير 2.
مثال على البئر المحتمل هو البئر المحتمل لنواة ذرية بعمق 40-50 ميجا فولت وعرض 10-13-10-12 سم، حيث توجد النيوكليونات بمتوسط ​​طاقة حركية ≈ 20 ميجا إلكترون فولت في مستويات مختلفة.

على مثال بسيطالجسيمات في بئر مستطيلة لا نهائية ذات بعد واحد، يمكن للمرء أن يفهم كيف ينشأ طيف منفصل من قيم الطاقة. في الحالة الكلاسيكية، يكتسب الجسيم، الذي ينتقل من جدار إلى آخر، أي قيمة طاقة، اعتمادًا على الزخم المنقول إليه. أما في النظام الكمي فإن الوضع مختلف جذريًا. إذا كان الجسيم الكمي موجودا في منطقة محدودة من الفضاء، فإن طيف الطاقة يتبين أنه منفصل. دعونا نفكر في الحالة التي يكون فيها جسيم كتلته m موجودًا في بئر محتمل أحادي البعد U(x) ذو عمق لا نهائي. الطاقة المحتملة U تلبي الشروط الحدودية التالية

في ظل هذه الظروف الحدودية، يكون الجسيم داخل البئر المحتملة 0< x < l, не может выйти за ее пределы, т. е.

ψ(x) = 0، x ≥ 0، x ≥ L.

باستخدام معادلة شرودنغر الثابتة للمنطقة حيث U = 0،

نحصل على موضع وطيف الطاقة للجسيم داخل البئر المحتمل.

للحصول على إمكانات لا نهائية أحادية البعد، لدينا ما يلي:

تحدد الدالة الموجية لجسيم ما في بئر مستطيل لا نهائي (أ)، ومربع معامل الدالة الموجية (ب) احتمالية العثور على الجسيم في نقاط مختلفة من البئر المحتملة.

تلعب معادلة شرودنجر نفس الدور في ميكانيكا الكم كما يفعل قانون نيوتن الثاني في الميكانيكا الكلاسيكية.
الميزة الأكثر لفتًا للانتباه في فيزياء الكم هي طبيعتها الاحتمالية.

إن الطبيعة الاحتمالية للعمليات التي تحدث في العالم الصغير هي خاصية أساسية للعالم الصغير.

إ. شرودنغر: ومن الممكن الاستعاضة عن قواعد التكميم المعتادة بأحكام أخرى لم تعد تقدم أي "أعداد صحيحة". في هذه الحالة، يتم الحصول على التكامل بشكل طبيعي من تلقاء نفسه، تمامًا كما يتم الحصول على سلامة عدد العقد من تلقاء نفسه عند النظر في سلسلة تهتز. يمكن تعميم هذه الفكرة الجديدة وأعتقد أنها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالطبيعة الحقيقية للتكميم.
من الطبيعي تمامًا ربط الدالة ψ بها بعض العمليات التذبذبيةفي الذرة التي حقيقة مسارات الإلكترون فيها مؤخراوقد تم استجوابه مرارا وتكرارا. في البداية، أردت أيضًا إثبات الفهم الجديد لقواعد الكم باستخدام الطريقة الواضحة نسبيًا، ولكن بعد ذلك فضلت الطريقة الرياضية البحتة، لأنها تجعل من الممكن توضيح جميع الجوانب الأساسية للمسألة بشكل أفضل. يبدو لي أنه من الضروري ألا يتم تقديم القواعد الكمومية باعتبارها قواعد غامضة " متطلبات عدد صحيح"، ولكن يتم تحديدها من خلال الحاجة إلى محدودية وتفرد بعض الوظائف المكانية المحددة.
أنا لا أعتبر ذلك ممكنا حتى أكثر المهام المعقدة، فكر بمزيد من التفصيل في تفسير العملية التذبذبية المقدمة. من الممكن أن تؤدي مثل هذه الحسابات إلى تطابق بسيط مع استنتاجات نظرية الكم التقليدية. على سبيل المثال، عند النظر في مسألة النسبية لكبلر باستخدام الطريقة المذكورة أعلاه، إذا تصرفنا وفقًا للقواعد الموضحة في البداية، فسيتم الحصول على نتيجة رائعة: أعداد الكم نصف الصحيحة(الشعاعي والسمت)…
بادئ ذي بدء، من المستحيل ألا نذكر أن الدافع الأولي الرئيسي الذي أدى إلى ظهور الحجج المقدمة هنا كان أطروحة دي برولي، التي تضمنت العديد من الأفكار العميقة، بالإضافة إلى تأملات حول التوزيع المكاني لـ "موجات الطور"، والتي، كما أوضح دي برولي، تتوافق دائمًا مع الحركة الدورية أو شبه الدورية للإلكترون، إذا كانت هذه الموجات فقط مناسبة للمسار عدد صحيحمرة واحدة. والفرق الرئيسي عن نظرية دي برولي، التي تتحدث عن موجة منتشرة بشكل مستقيم، هو أننا نعتبر، إذا استخدمنا تفسير الموجة، التذبذبات الطبيعية الدائمة.

م. لاو: "الإنجازات نظرية الكمتراكمت بسرعة كبيرة. لقد حقق نجاحًا ملفتًا بشكل خاص في تطبيقه على التحلل الإشعاعي أثناء انبعاث أشعة ألفا. وبحسب هذه النظرية فإن هناك "تأثير النفق"، أي تأثير النفق. اختراق حاجز محتمل لجسيم تكون طاقته، وفقًا لمتطلبات الميكانيكا الكلاسيكية، غير كافية للمرور عبره.
قدم G. Gamow في عام 1928 تفسيرًا لانبعاث جسيمات ألفا بناءً على تأثير النفق. وفقا لنظرية جامو، فإن النواة الذرية محاطة بحاجز محتمل، ولكن جسيمات ألفا لديها احتمال معين "لتجاوزه". إن العلاقات بين نصف قطر عمل جسيم ألفا وعمر النصف للتحلل التي اكتشفها جيجر ونيتول تجريبيا تم شرحها بشكل مرض على أساس نظرية جامو.

إحصائيات. مبدأ باولي.يتم تحديد خصائص الأنظمة الميكانيكية الكمومية المكونة من العديد من الجسيمات من خلال إحصائيات هذه الجسيمات. الأنظمة الكلاسيكية التي تتكون من جسيمات متطابقة ولكن يمكن تمييزها تخضع لتوزيع بولتزمان

وفي نظام من الجسيمات الكمومية من نفس النوع، تظهر سمات سلوكية جديدة ليس لها نظائرها في الفيزياء الكلاسيكية. على عكس الجسيمات في الفيزياء الكلاسيكية، فإن الجسيمات الكمومية ليست هي نفسها فحسب، بل لا يمكن تمييزها أيضًا - متطابقة. أحد الأسباب هو أنه في ميكانيكا الكم، يتم وصف الجسيمات باستخدام الدوال الموجية، والتي تسمح للمرء فقط بحساب احتمال العثور على جسيم في أي نقطة في الفضاء. إذا تداخلت الوظائف الموجية لعدة جسيمات متطابقة، فمن المستحيل تحديد الجسيم الموجود عند نقطة معينة. نظرًا لأن المعامل التربيعي للدالة الموجية فقط هو الذي له معنى فيزيائي، فإنه يتبع من مبدأ هوية الجسيم أنه عند إعادة ترتيب جسيمين متطابقين، فإن الدالة الموجية إما تغير الإشارة ( حالة غير متماثلة)، أو لا يغير العلامة ( حالة متناظرة).
تصف الدوال الموجية المتناظرة الجسيمات ذات العدد الصحيح للدوران - البوزونات (البيونات، الفوتونات، جسيمات ألفا...). البوزونات تتبع إحصائيات بوز-آينشتاين

يمكن لعدد غير محدود من البوزونات المتطابقة أن تتواجد في نفس الوقت في حالة كمومية واحدة.
تصف الدوال الموجية غير المتماثلة الجسيمات ذات الدوران نصف الصحيح - الفرميونات (البروتونات والنيوترونات والإلكترونات والنيوترينوات). تخضع الفرميونات لإحصائيات فيرمي-ديراك

تمت الإشارة إلى العلاقة بين تناظر الدالة الموجية والدوران لأول مرة بواسطة دبليو باولي.

بالنسبة للفرميونات، فإن مبدأ باولي صالح - لا يمكن لفرميونين متطابقين أن يكونا في نفس الحالة الكمومية في نفس الوقت.

يحدد مبدأ باولي بنية الأغلفة الإلكترونية للذرات، وملء الحالات النووية في النوى، وغيرها من سمات سلوك الأنظمة الكمومية.
مع إنشاء نموذج البروتون النيوتروني للنواة الذرية، يمكن اعتبار المرحلة الأولى من تطور الفيزياء النووية مكتملة، حيث تم تأسيس الحقائق الأساسية لبنية النواة الذرية. بدأت المرحلة الأولى بمفهوم ديموقريطوس الأساسي عن وجود الذرات - وهي جسيمات المادة غير القابلة للتجزئة. إن إنشاء القانون الدوري من قبل مندليف جعل من الممكن تنظيم الذرات وأثار مسألة الأسباب الكامنة وراء هذا النظام النظامي. أدى اكتشاف الإلكترونات في عام 1897 من قبل جي جي طومسون إلى تدمير فكرة أن الذرات غير قابلة للتجزئة. وفقا لنموذج طومسون، الإلكترونات هي العناصر المكونة لجميع الذرات. أظهر اكتشاف A. Becquerel في عام 1896 لظاهرة النشاط الإشعاعي لليورانيوم والاكتشاف اللاحق بواسطة P. Curie وM. Sklodowska-Curie للنشاط الإشعاعي للثوريوم والبولونيوم والراديوم لأول مرة أن العناصر الكيميائية ليست تكوينات أبدية ويمكنها أن تتحلل تلقائيًا وتتحول إلى عناصر كيميائية أخرى. في عام 1899، وجد E. Rutherford أن الذرات، نتيجة للتحلل الإشعاعي، يمكن أن تطرد جزيئات ألفا من تكوينها - ذرات الهيليوم المتأينة والإلكترونات. في عام 1911، قام إي رذرفورد، بتلخيص نتائج تجربة جيجر ومارسدن، بتطوير نموذج كوكبي للذرة. وفقًا لهذا النموذج، تتكون الذرات من نواة ذرية موجبة الشحنة يبلغ نصف قطرها ~10 -12 سم، حيث تتركز كتلة الذرة بأكملها والإلكترونات السالبة التي تدور حولها. يبلغ حجم الأغلفة الإلكترونية للذرة ~10-8 سم، وفي عام 1913، طور ن.بور تمثيلاً للنموذج الكوكبي للذرة بناءً على نظرية الكم. في عام 1919، أثبت إي رذرفورد أن النواة الذرية تحتوي على بروتونات. في عام 1932، اكتشف ج. تشادويك النيوترون وأظهر أن النواة الذرية تحتوي على نيوترونات. أكمل إنشاء نموذج البروتون النيوتروني للنواة الذرية في عام 1932 من قبل د. إيفانينكو و دبليو هايزنبرغ المرحلة الأولى في تطوير الفيزياء النووية. تم تحديد جميع العناصر المكونة للذرة والنواة الذرية.

1869 الجدول الدوري للعناصر D.I. مندليف

بحلول النصف الثاني من القرن التاسع عشر، ومن خلال جهود الكيميائيين، تم تجميع معلومات واسعة النطاق حول سلوك العناصر الكيميائية في التفاعلات الكيميائية المختلفة. لقد وجد أن مجموعات معينة فقط من العناصر الكيميائية تشكل مادة معينة. وقد اكتشف أن بعض العناصر الكيميائية لها نفس الخواص تقريبا، بينما تختلف أوزانها الذرية بشكل كبير. قام D. I. Mendeleev بتحليل العلاقة بين الخواص الكيميائيةالعناصر ووزنها الذري وبينت أن الخواص الكيميائية للعناصر مرتبة مع زيادة أوزانها الذرية تتكرر. كان هذا بمثابة الأساس للنظام الدوري للعناصر التي أنشأها. اكتشف مندليف عند إعداد الجدول أن الأوزان الذرية لبعض العناصر الكيميائية تقع خارج النمط الذي حصل عليه، وأشار إلى أن الأوزان الذرية لهذه العناصر لم يتم تحديدها بدقة. أظهرت التجارب الدقيقة اللاحقة أن الأوزان المحددة أصلاً كانت غير صحيحة بالفعل وأن النتائج الجديدة كانت متوافقة مع توقعات مندليف. ترك مندليف بعض الأماكن في الجدول فارغة، وأشار إلى أنه يجب أن تكون هناك عناصر كيميائية جديدة لم يتم اكتشافها بعد، وتنبأ بخصائصها الكيميائية. وهكذا تم التنبؤ بالجاليوم (Z = 31) والسكانديوم (Z = 21) والجرمانيوم (Z = 32) ثم اكتشافهما. ترك مندليف لأحفاده مهمة شرح الخصائص الدورية للعناصر الكيميائية. كان التفسير النظري لنظام مندليف الدوري للعناصر الذي قدمه ن. بور في عام 1922 أحد الأدلة المقنعة على صحة نظرية الكم الناشئة.

النواة الذرية والجدول الدوري للعناصر

أساس البناء الناجحالجدول الدوري للعناصر توصل مندليف ولوجار ماير إلى فكرة أن الوزن الذري يمكن أن يكون بمثابة ثابت مناسب للتصنيف المنهجي للعناصر. إلا أن النظرية الذرية الحديثة اقتربت من تفسير الجدول الدوري دون التأثير على الوزن الذري على الإطلاق. يتم تحديد الرقم المكاني لأي عنصر في هذا النظام وفي نفس الوقت خواصه الكيميائية بشكل فريد من خلال الشحنة الموجبة للنواة الذرية، أو، وهو نفس الشيء، من خلال عدد الإلكترونات السالبة الموجودة حوله. لا تلعب كتلة وبنية النواة الذرية أي دور في هذا؛ وهكذا، فنحن نعلم الآن أن هناك عناصر، أو بالأحرى أنواعًا من الذرات، لها نفس عدد وترتيب الإلكترونات الخارجية، ولها أوزان ذرية مختلفة بشكل كبير. وتسمى هذه العناصر النظائر. وهكذا، على سبيل المثال، في مجرة ​​نظائر الزنك، يتوزع الوزن الذري من 112 إلى 124. وعلى العكس من ذلك، هناك عناصر ذات خصائص كيميائية مختلفة بشكل كبير ولها نفس الوزن الذري؛ يطلق عليهم الأيزوبار. ومن الأمثلة على ذلك الوزن الذري 124، الموجود في الزنك والتيلوريوم والزينون.
لتحديد عنصر كيميائيويكفي ثابت واحد، وهو عدد الإلكترونات السالبة الموجودة حول النواة، حيث أن جميع العمليات الكيميائية تتم بين هذه الإلكترونات.
عدد البروتونات ن 2 ، الموجودة في النواة الذرية، تحديد شحنتها الإيجابية Z، وبالتالي عدد الإلكترونات الخارجية التي تحدد الخواص الكيميائية لهذا العنصر؛ عدد معين من النيوترونات ن 1 الواردة في نفس النواة، في المجموع مع ن 2 يعطي وزنه الذري
أ = ن 1 + ن 2 . وعلى العكس من ذلك فإن الرقم الذري Z يعطي عدد البروتونات الموجودة في النواة الذرية، ومن الفرق بين الوزن الذري وشحنة النواة A – Z يتم الحصول على عدد النيوترونات النووية.
ومع اكتشاف النيوترون، حصل النظام الدوري على بعض الإضافات في منطقة الأعداد الذرية الصغيرة، حيث يمكن اعتبار النيوترون عنصراً عدده الذري يساوي الصفر. في المنطقة ذات الأعداد العالية، أي من Z = 84 إلى Z = 92، تكون جميع النوى الذرية غير مستقرة ومشعة تلقائيًا؛ لذلك يمكن الافتراض أن الذرة التي تحتوي على شحنة نووية أعلى من شحنة اليورانيوم، إذا كان من الممكن الحصول عليها فقط، يجب أن تكون أيضًا غير مستقرة. أعلن فيرمي ومعاونوه مؤخرًا عن تجاربهم التي، عندما تم قصف اليورانيوم بالنيوترونات، ظهر العنصر المشعبالرقم التسلسلي 93 أو 94. ومن المحتمل جدًا أن يكون للنظام الدوري استمرار في هذه المنطقة. يبقى فقط أن نضيف أن بصيرة مندليف الرائعة قدمت إطار النظام الدوري على نطاق واسع للغاية، بحيث أن كل اكتشاف جديد، يظل ضمن نطاقه، يعززه أكثر.

مقدمة

الأعداد الصحيحة أو الكسرية التي تحدد القيم المحتملة للكميات الفيزيائية التي تميز الأنظمة الكمومية (النواة الذرية، الذرة، الجزيء، إلخ)، إقلاع. عنصر. الجسيمات، والجسيمات الافتراضية الكواركات والجلونات.

تم إدخال الأرقام الكمية لأول مرة في الفيزياء لوصف القوانين الموجودة تجريبيًا لـ at. الأطياف، ولكن تم الكشف عن معنى الأعداد الكمومية وما يرتبط بها من تمييز لبعض الكميات الفيزيائية التي تميز سلوك الجسيمات الدقيقة فقط ميكانيكا الكم. وفقا لميكانيكا الكم، القيم الفيزيائية المحتملة. يتم تحديد الكميات من تلقاء نفسها. قيم العوامل المقابلة - مستمرة أو منفصلة؛ وفي الحالة الأخيرة، تنشأ بعض الأعداد الكمومية (بمعنى مختلف قليلاً، تسمى الأعداد الكمومية أحيانًا الكميات التي يتم حفظها أثناء عملية الحركة، ولكنها لا تنتمي بالضرورة إلى الطيف المنفصل للقيم الممكنة، على سبيل المثال، الزخم أو طاقة جسيم يتحرك بحرية.)

الإشعاع الكمي المغناطيسي

عدد الكمية

الديناميكا الكهربائية الكمية

أرقام الكم هي معلمات الطاقة التي تحدد حالة الإلكترون ونوع المدار الذري الذي يقع فيه. هناك حاجة إلى أرقام الكم لوصف حالة كل إلكترون في الذرة. هناك 4 أرقام الكم في المجموع. وهي: عدد الكم الرئيسي - n، عدد الكم المداري - l، عدد الكم المغناطيسي - مل وعدد الكم المغزلي - مللي ثانية. رقم الكم الرئيسي هو n.

ويحدد رقم الكم الرئيسي - n - مستوى طاقة الإلكترون، ومسافة مستوى الطاقة من النواة، وحجم السحابة الإلكترونية. يأخذ رقم الكم الرئيسي أي قيم صحيحة، بدءًا من n=1 (n=1,2,3,...) ويتوافق مع رقم الفترة.

رقم الكم المداري - ل. ويحدد الرقم الكمي المداري - l - الشكل الهندسي للمدار الذري. يأخذ الرقم الكمي المداري أي قيم صحيحة، بدءًا من l=0 (l=0,1,2,3,…n-1). وبغض النظر عن رقم مستوى الطاقة، فإن كل قيمة من الرقم الكمي المداري تقابل مدارًا ذو شكل خاص. وتسمى "مجموعة" هذه المدارات ذات القيم المتطابقة لعدد الكم الرئيسي بمستوى الطاقة. كل قيمة من عدد الكم المداري تتوافق مع مدار ذو شكل خاص. قيمة الرقم الكمي المداري l=0 تقابل المدار s (النوع 1-in). قيمة عدد الكم المداري l=1 تقابل المدارات p (3 أنواع). قيمة عدد الكم المداري l=2 تتوافق مع مدارات d (5 أنواع). قيمة عدد الكم المداري l=3 تقابل المدارات f (7 أنواع).

الجدول 1

المدارات f لها شكل أكثر تعقيدًا. كل نوع من المدارات هو حجم الفضاء الذي يكون فيه احتمال العثور على إلكترون هو الحد الأقصى.

عدد الكم المغناطيسي - مل .

رقم الكم المغناطيسي - ml - يحدد اتجاه المدار في الفضاء بالنسبة للمغناطيس الخارجي أو الحقل الكهربائي. يأخذ رقم الكم المغناطيسي أي قيمة عددية من -l إلى +l، بما في ذلك 0. وهذا يعني أنه لكل شكل مداري، هناك 2l+1 اتجاهات مكافئة للطاقة في الفضاء المداري.

بالنسبة للمداري s :

ل = 0، م = 0 - اتجاه واحد مكافئ في الفضاء (مدار واحد).

بالنسبة إلى المداري p:

l=1, m=-1,0,+1 - ثلاثة اتجاهات متكافئة في الفضاء (ثلاثة مدارات).

بالنسبة إلى المداري d:

ل=2، م=-2،-1،0،1،2 - خمسة اتجاهات مكافئة في الفضاء (خمسة مدارات).

بالنسبة للمداري f:

ل=3، م=-3،-2،-1،0،1،2،3 - سبعة اتجاهات مكافئة في الفضاء (سبعة مدارات).

عدد الكم المغزلي - مللي ثانية.

يحدد العدد الكمي المغزلي -ms- اللحظة المغناطيسية التي تحدث عندما يدور الإلكترون حول محوره. يمكن للعدد الكمي المغزلي أن يأخذ قيمتين محتملتين فقط: +1/2 و-1/2. إنها تتوافق مع اتجاهين محتملين ومتعاكسين للعزم المغناطيسي للإلكترون - الدوران.

الديناميكا الكهربائية الكمية

(QED)، نظرية الكم لتفاعل المجالات الإلكترونية والمغناطيسية والجسيمات المشحونة. غالبًا ما يُطلق على QED اسم ذلك الجزء من الكم. نظرية المجال، التي تدرس التفاعل بين المجالات الإلكترونية والمغناطيسية والإلكترونية والبوزترونية. يظهر المجال الإلكتروني والمغناطيسي في مثل هذه النظرية كمجال قياس. كم هذا المجال هو الفوتون - جسيم ذو كتلة سكون صفر ودوران 1، وتفاعل عنصرين هو نتيجة تبادل الفوتونات الافتراضية بينهما. الثابت بلا أبعاد الذي يميز شدة التفاعل هو الثابت هيكل غرامةأ=e2/ћc»I/137 (بتعبير أدق، أ-1=137.035987(29)). نظرًا لصغر قيمة a، فإن طريقة الحساب الرئيسية في QED هي نظرية الاضطراب، والتي يتم تمثيلها رسوميًا مرئيًا بواسطة مخططات فاينمان.

تم تأكيد صحة QED من خلال عدد كبير من التجارب على كامل نطاق المسافات (الطاقات) المتاحة، والتي تتراوح من الكونية - 1020 سم وحتى داخل الجسيمات - 10-16 سم. يصف QED عمليات مثل الإشعاع الحراري للأشعة فوق البنفسجية. الأجسام، تأثير كومبتون، bremsstrahlung وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن العمليات الأكثر تميزًا لـ QED هي العمليات المرتبطة باستقطاب الفراغ.

أول تأثير ملحوظ لـ QED هو تحول الحمل في مستويات الطاقة. يتم حساب ما يسمى بدقة قياسية. مغناطيسية غير طبيعية اللحظة الإلكترونية. ماجن. اللحظة هي الكمية التي تحدد تفاعل الجسيم الساكن مع الخارج ماج. مجال. من الكم نظرية ديراك عن e-n تتبع أنه يجب أن يكون لـ e-n لحظة جاذبة، يساوي مغنتون بور: mB= ећ/2mc (حيث m هي كتلة الإلكترون). في QED، يتم تفسير التصحيحات التي تظهر في التعبير عن طاقة هذا التفاعل بشكل طبيعي على أنها نتيجة لظهور إضافات "الفراغ" إلى العزم المغناطيسي. هذه الإضافات، التي درسها نظريًا لأول مرة الفيزيائي الأمريكي يو شوينجر، تسمى العزم المغناطيسي الشاذ.

القيمة المحسوبة للعزم المغناطيسي للإلكترون م

النظرية = ميغا بايت (1+a/2p- 0.328478(a/p)2+1.184175(a/p)3=1.00115965236(28) ميغا بايت

يتوافق بشكل ممتاز مع القيمة التجريبية: mexp=1.00115965241(21)mB

التأثير المميز للQED هو تشتت الضوء بالضوء. في الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية هذا التأثير غائب: تعتبر الموجات الكهرومغناطيسية غير متفاعلة. في QED، يصبح التأثير ممكنًا بسبب تأثير تقلبات فراغ الإلكترون والبوزترون.

في الحالة الأولية يوجد فوتونان (خطوط متموجة)؛ يختفي أحدهما عند النقطة 1، مما يؤدي إلى ظهور زوج إلكترون-بوزيترون افتراضي (خطوط متصلة)؛ يتم امتصاص الفوتون الثاني عند النقطة 2 بواسطة أحد جسيمات هذا الزوج (في الرسم البياني أعلاه، البوزيترون). ثم تظهر الفوتونات النهائية: يولد أحدهما عند النقطة 4 بواسطة إلكترون افتراضي، وينشأ الآخر نتيجة لإبادة زوج إلكترون-بوزيترون افتراضي عند النقطة 3. وبفضل أزواج الإلكترون-بوزيترون الافتراضية، يظهر التفاعل بين الفوتونات. أي تم انتهاك مبدأ تراكب الموجات الكهرومغناطيسية. يجب أن يتجلى هذا في عمليات مثل تشتت الضوء بالضوء. تمت ملاحظة عملية احتمالية أعلى قليلاً لتشتت الفوتون بواسطة المجال الكهروستاتيكي الخارجي للنواة الثقيلة، أي بواسطة الفوتونات الافتراضية (تشتت ديلبروك)، تجريبيًا. تظهر أيضًا التصحيحات "الأعلى" (الإشعاعية)، المحسوبة باستخدام طريقة الاضطراب، في عمليات تشتت الجسيمات المشحونة وفي بعض الظواهر الأخرى.

فئة أخرى من تأثيرات "الفراغ" التي تنبأت بها النظرية هي ولادة الجسيمات المضادة للجسيمات في مجالات كهرومغناطيسية وجاذبية قوية جدًا (ثابتة ومتغيرة). وتناقش هذه الأخيرة، على وجه الخصوص، فيما يتعلق بالمشاكل الكونية المرتبطة بالمراحل الأولى من تطور الكون (ولادة أزواج في مجال جاذبية الثقوب السوداء).

هذه العملية هي مثال على التشابك الوثيق بين فيزياء اللبتونات والهادرونات. وقد زادت أهمية تحليل هذا النوع من العمليات بشكل خاص بعد ظهور تجارب تصادم حزم الإلكترون والبوزيترون.

(QFT)، الكم النسبي. نظرية الفيزياء أنظمة ذات عدد لا نهائي من درجات الحرية. مثال على هذا النظام هو المجال الكهرومغناطيسي، للحصول على وصف كامل له، في أي لحظة من الزمن، من الضروري تعيين قوة المجالات الكهربائية والمغناطيسية في كل نقطة من العملية، أي تعيين عدد لا حصر له من كميات. وفي المقابل، يتم تحديد موضع الجسيم في كل لحظة من الزمن من خلال تحديد إحداثياته ​​الثلاثة.

حتى الآن، تناولنا الجسيمات الحرة غير المتفاعلة، والتي ظل عددها دون تغيير؛ لأنه من السهل إظهار استخدام العلاقات (6)، فإن عامل عدد الجسيمات N^(n)=a+na-n يتنقل مع مشغل الطاقة؟^=S?(p)N^(p)، وبالتالي يجب أن يكون عدد الجزيئات ثابتا، أي أن عمليات ظهور الجزيئات الإضافية واختفاءها وتحولاتها البينية كانت غائبة. ويتطلب أخذ هذه العمليات في الاعتبار تضمين تفاعل الجزيئات.

التفاعل في برنامج التحويلات النقدية.

في الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية، يحدث التفاعل بين الجسيمات المشحونة من خلال مجال: حيث تخلق الشحنة مجالًا يعمل على شحنات أخرى. في نظرية الكم، التفاعل الكهربائي حقل مغناطيسيوالجسيم المشحون يشبه انبعاث وامتصاص أجزاء من الفوتونات، والتفاعل بين الجسيمات المشحونة هو نتيجة تبادل الفوتونات بينها: كل إلكترون من الإلكترونات يصدر فوتونات (كمية المجال الكهرومغناطيسي الناقل للتفاعل)، والتي تكون بعد ذلك تمتصه الإلكترونات الأخرى. تنشأ صورة مماثلة للتفاعل بسبب خاصية خاصة للديناميكا الكهربائية، أي. ن. قياس التماثل. يتم تأكيد آلية مماثلة للتفاعل بشكل متزايد في العلوم الفيزيائية الأخرى. مجالات. ومع ذلك، لا يمكن للجسيم الحر أن يصدر أو يمتص الكم. على سبيل المثال، في النظام الذي يكون فيه الجسيم في حالة سكون، يتطلب الإشعاع الكمي استهلاكًا للطاقة وانخفاضًا في كتلة الجسيم (بسبب تكافؤ الطاقة والكتلة)، وهو أمر مستحيل. لحل هذه المفارقة، يجب أن نأخذ في الاعتبار أن الجسيمات المعنية هي كمومية. الكائنات التي تكون العلاقة D?Dt?ћ لها غير مؤكدة إلى حد كبير، مما يسمح بحدوث تغيير في طاقة الجسيمات بالقيمة D؟ وبالتالي، انبعاث أو امتصاص كمات صفرية، بشرط أن تكون هذه الكمات موجودة خلال الفترة الزمنية Dt?ћ/D?. (استنادًا إلى أسباب مماثلة وحقيقة القوى النووية قصيرة المدى، توقع الفيزيائي الياباني هـ. يوكاوا وجود جسيم - حامل للتأثير النووي بكتلة تبلغ حوالي 200-300 كتلة إلكترون، والتي تم اكتشافها لاحقًا تجريبيًا و تسمى الميزون p.) مولدات ومكبرات الموجات الكهرومغناطيسية المعتمدة على ظاهرة الإشعاع القسري (المستحث). مبدأ تشغيل المولد الكمي بالموجات الدقيقة يسمى الميزر (اختصار لـ كلمات انجليزيةتم اقتراح تضخيم الميكروويف عن طريق انبعاث الإشعاع المحفز، ويعني "تضخيم الميكروويف بسبب الإشعاع المحفز") في عام 1954 من قبل تشارلز تاونز. (يقوم نفس المبدأ على مكبرات الصوت الكمومية الضوئية ومولدات الليزر). وبما أن تردد الإشعاع عند مخرج مولد كمي يتم تحديده من خلال مستويات طاقة ثابتة ومنفصلة بشكل صارم للذرات أو جزيئات الوسط النشط المستخدم في مثل هذا المولد، فإنه له قيمة محددة بدقة وثابتة.

الانبعاث التلقائي والمحفز.

طاقة الاشعاع الكهرومغناطيسييتم إطلاقها أو امتصاصها على شكل "أجزاء" منفصلة تسمى الكوانتا أو الفوتونات، وطاقة الكم الواحد تساوي hn، حيث h هو ثابت بلانك، وn هو تردد الإشعاع. عندما تمتص الذرة كمية من الطاقة، فإنها تنتقل إلى مستوى طاقة أعلى، أي. ويقفز أحد إلكتروناتها إلى مدار أبعد عن النواة. من المعتاد أن نقول أن الذرة في هذه الحالة تدخل في حالة مثارة. يمكن للذرة التي تجد نفسها في حالة مثارة أن تطلق طاقتها المخزنة بطرق مختلفة. واحد طريقة حل ممكنة- ينبعث الكم بشكل تلقائي بنفس التردد، ثم يعود بعد ذلك إلى حالته الأصلية.

هذه هي عملية الإشعاع التلقائي (الانبعاث)، الموضحة تخطيطيًا في الشكل. 3 عند الترددات العالية، أي. عند الأطوال الموجية القصيرة المقابلة للضوء المرئي، يحدث الانبعاث التلقائي بسرعة كبيرة.

عادة ما تفقد الذرة المثارة، التي تمتص فوتونًا من الضوء المرئي، الطاقة المكتسبة من خلال الانبعاث التلقائي في أقل من جزء من المليون من الثانية.

تتأخر عملية البث التلقائي عند الترددات المنخفضة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للذرة أن تدخل في حالة متوسطة، حيث تفقد جزءًا فقط من طاقتها في شكل فوتون ذو طاقة أقل منبعثة منها.

تحتوي ذرة الهيدروجين على إلكترون واحد فقط وطيف انبعاثها بسيط نسبيًا. وفي أطياف انبعاث ذرات العناصر الأخرى يكون عدد الخطوط أكبر. وحتى قبل ظهور نموذج بور، تعلم الفيزيائيون التمييز بين الخطوط المتقاربة والمختلفة في المظهر في مثل هذه الأطياف. بعضها (ضيق جدًا) يسمى "حاد" (من الإنجليزية حاد). كانت الخطوط الأكثر سطوعًا تسمى "الرئيسية" (من المبدأ الإنجليزي). وقد لوحظت خطوط أوسع - كانت تسمى "غير واضحة" (منتشرة). هناك نوع آخر من الخطوط يسمى "الأساسي" (من الأساسي الإنجليزي). بالحروف الأولى اسماء انجليزيةتحدث عن وجود خطوط s و p و d و f في أطياف الانبعاث. بالنسبة لنموذج بور، هذا يعني أنه في أطياف الذرات الأكثر تعقيدًا من الهيدروجين، يمكن أن تتكون المستويات الإلكترونية الدائمة من عدة مستويات فرعية متقاربة:

تم تسمية المستوى الفرعي s على اسم الخط "الحاد"،

تم تسمية المستوى الفرعي p على اسم السطر "الرئيسي"،

تم تسمية المستوى الفرعي d على اسم الخط "المنتشر" و"المنتشر"، وتم تسمية المستوى الفرعي f على اسم الخط "الأساسي".

يظهر الترتيب المعقد للمستويات في الشكل 4، والذي نعيد إنتاجه هنا مرة أخرى:

المستويات الفرعية الإلكترونية للذرات أكثر تعقيدًا من الهيدروجين. يفسر وجود المستويات الفرعية أصل الخطوط "الحادة" و"المبدئية" و"المنتشرة" في الأطياف. أكثر مستويات عاليةلا يظهر في الشكل.

وباستخدام الأطياف تبين أن المستوى الأول (n = 1) لا يحتوي على أي مستويات فرعية غير s. المستوى الثاني يتكون من مستويين فرعيين (s وp)، المستوى الثالث - من ثلاثة مستويات فرعية (s، p، d)، إلخ. كما نرى، يتم تحديد المستويات الفرعية بواسطة الحروف الأولى من الأسماء الإنجليزية للخطوط المقابلة في الأطياف. بعد ذلك، بدأ تحديد المستويات الفرعية الأعلى ببساطة من خلال استمرار الأبجدية اللاتينية: المستوى الفرعي g، المستوى الفرعي h، وما إلى ذلك.

يوضح الشكل 5 رسمًا تخطيطيًا لبعض تحولات الطاقة للإلكترونات في ذرة الليثيوم، والتي تم الحصول عليها من طيف انبعاث الأبخرة الساخنة لهذا المعدن.

رسم تخطيطي لجزء من مستويات الطاقة والمستويات الفرعية لذرة الليثيوم. المستوى 1s أقل بكثير من المستوى 2s ولا يتناسب مع مقياس الصورة (مستمد من كتاب ج. كامبل "الكيمياء العامة الحديثة"، م: مير، 1975، المجلد 1، ص 109).

تجدر الإشارة إلى أنه في الشكل 5، تم تصوير بعض المستويات الفرعية على أنها تتكون من عدة "أرفف" ذات طاقة متساوية. على سبيل المثال، تتكون المستويات الفرعية p من ثلاثة أجزاء من الطاقة المتساوية، المستويات الفرعية d - من خمسة، والمستويات الفرعية f - من سبعة. كيف عرفت هذا؟ في عام 1896، وضع الفيزيائي الألماني ب. زيمان جهازًا مشابهًا لمصباح الهيدروجين، ولكنه مملوء ببخار الصوديوم الساخن، في مجال مغناطيسي قوي. وقد اكتشف أنه في المجال المغناطيسي يزداد عدد الخطوط في أطياف الانبعاث (تأثير زيمان). ولوحظت ظاهرة مماثلة في مجال كهربائي قوي. حتى الآن، تتأثر الإلكترونات فقط القوى الداخليةالنوى، وقد يكون بعضها في حالة لها نفس الطاقة. ولكن عندما يظهر مجال خارجي إضافي، لا يمكن لهذه الطاقة أن تظل كما هي. أدى تحليل أطياف زيمان بعد ذلك بكثير إلى دفع الفيزيائي النظري فولفجانج باولي إلى فكرة أنه لا يمكن احتواء أكثر من إلكترونين على "رف" واحد من الطاقة. ومن أجل تحمل القوى التنافرية القوية، يجب أن يكون لهذه الإلكترونات دورانات مختلفة (سنعود إلى هذه الخاصية بعد قليل). اتضح أن الذرة لا يمكن أن تحتوي على إلكترونين في نفس الحالة. يُعرف هذا الاستنتاج بمبدأ باولي (أو الاستبعاد).

تتيح التجارب الفيزيائية تحديد عدد الإلكترونات في المستويات والمستويات الفرعية. للقيام بذلك، من الضروري قياس طاقة التأين للذرات، أي. طاقة إزالة الإلكترونات منه. أولاً، قم بقياس الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون الأول من الذرة، ثم الثاني والثالث، وما إلى ذلك. اتضح أن جميع الذرات تحتوي على إلكترونات تكون طاقات التأين فيها متقاربة. على سبيل المثال، بالنسبة للأرجون (غلافه الإلكتروني يحتوي على 18 إلكترونًا)، تم العثور على خمس مجموعات ذات طاقات تأين مماثلة. لديهم 2، 2، 6، 2 و 6 إلكترونات. لكن أدنى مستويات الطاقة الخمسة للذرة تتوافق مع المستويات الفرعية 1s و2s و2p ​​و3s و3p (وهذا معروف من أطياف الانبعاث). في هذه الحالة، يجب أن يتكون المستوى الفرعي s من مدار واحد فقط (يحتوي على إلكترونين)، ويجب أن يتكون المستوى الفرعي p من ثلاثة مدارات (هناك 6 إلكترونات - اثنان لكل مدار). يمكن إثبات أن المستوى الفرعي d في الظروف العادية (بدون مجال خارجي) يتكون من خمسة مدارات لها نفس الطاقة، والمستوى الفرعي f يتكون من سبعة.

تم تحسين نموذج بور تدريجياً. لقد انجذب العلماء إليه لأنه يمكن استخدامه لإجراء حسابات دقيقة إلى حد ما. على سبيل المثال، كان من الممكن حساب طاقة ذرة الهيدروجين في الأرض والحالات المثارة، وتحديد نصف قطرها، وحساب طاقة التأين، وما إلى ذلك. ولهذه الأغراض، تم تجهيز النموذج بجهاز رياضي واضح ومفهوم للعديد من الباحثين، والذي تم تطويره بشكل رئيسي من قبل N. Bohr نفسه وأتباعه A. Sommerfeld. لإجراء الحسابات، كان من الضروري وصف حالة الإلكترون في الذرة، أي. قم بالإشارة إلى "عنوانه" الدقيق في غلاف الإلكترون (بشكل أكثر دقة، في نموذج غلاف الإلكترون) باستخدام ما يسمى بالأرقام الكمومية. نحن نعلم بالفعل أن كل إلكترون موجود في مستوى معين (1، 2، 3، وما إلى ذلك). ويشار إلى هذا المستوى بالرقم n، الذي يسمى رقم الكم الرئيسي. من الواضح أن الرقم n يمكن أن يأخذ قيمًا صحيحة فقط.

وبما أن المستويات قد تم تخصيص رقم كمي رئيسي لها بالفعل، فقد تم تقديم رقم كم مساعد l للمستويات الفرعية. إذا كان الرقم الكمي الرئيسي n هو "عنوان" المستوى، فإن الرقم l هو "عنوان" المستوى الفرعي:

l = 0 هو المستوى الفرعي s، l = 1 هو المستوى الفرعي p، l = 2 هو المستوى الفرعي d، l = 3 هو المستوى الفرعي f.

- الأعداد الصحيحة أو الكسرية التي تحدد القيم المحتملة للكميات الفيزيائية التي تميز النظام الكمي (الجزيء، الذرة، النواة الذرية، الجسيم الأولي). تعكس الأرقام الكمومية انفصال (تكميم) الكميات الفيزيائية التي تميز النظام المصغر. تسمى مجموعة الأعداد الكمومية التي تصف النظام المصغر بشكل شامل كاملة. وهكذا فإن حالة الإلكترون في ذرة الهيدروجين تتحدد بأربعة أرقام كمومية: رقم الكم الرئيسي ن(يمكن أن تأخذ القيم 1، 2، 3، ...)، والتي تحدد الطاقة E n للإلكترون (E n = -13.6/n 2 eV)؛ رقم الكم المداري ل= 0، 1، 2، …، ن – 1، تحديد القيمة لالزخم الزاوي المداري للإلكترون (L = ћ[ ل(ل+ 1)] 1/2)؛ عدد الكم المغناطيسي م< ±ل، الذي يحدد اتجاه ناقل الزخم المداري؛ والرقم الكمي m s = ± 1/2، الذي يحدد اتجاه متجه دوران الإلكترون.

أرقام الكم الأساسية

	رقم الكم الرئيسي: n = 1, 2, ….
	العدد الكمي للزخم الزاوي الكلي. ي لا يحدث أبدا سالبًا ويمكن أن يكون عددًا صحيحًا (بما في ذلك الصفر) أو نصف عدد صحيح اعتمادا على خصائص النظام قيد النظر. حجم الزاوية الكلية ترتبط اللحظة J بـ j بالعلاقة ي 2 = ћ 2 ي(ي + 1). = +، أين و هي ناقلات الزخم المداري والدوراني الزاوي.
	العدد الكمي للزخم الزاوي المداري لتستطيع القبول القيم الصحيحة فقط: ل= 0، 1، 2، … ∞. حجم الزاوي المداري L اللحظة المرتبطة لالعلاقة L 2 = ћ 2 ل(ل + 1).
	عدد الكم المغناطيسي إسقاط المجموع أو المداري أو الدوران الزخم الزاوي على المحور المحدد (عادة المحور z) يساوي mћ. بالنسبة للحظة الإجمالية m j = j، j-1، j-2، …، - (j-1)، - j. للحظة المدارية م ل =ل, ل-1, ل-2, …, -(ل-1), -ل. بالنسبة لعزم دوران الإلكترون والبروتون والنيوترون والكوارك م س= ±1/2
	يمكن أن يكون عدد الكم للزخم الزاوي المغزلي عددًا صحيحًا، أو نصف كامل. س-خاصية ثابتة للجسيم, تحدده خصائصه. يرتبط حجم لحظة الدوران S بـ s العلاقة S 2 = ћ 2 ق(ق + 1).
	التكافؤ المكاني. وهو يساوي إما +1 أو -1 و يميز سلوك النظام أثناء انعكاس المرآة. ف = (-1) ل .

يرتبط وجود الكميات الفيزيائية المحفوظة (الثابتة مع الزمن) لنظام معين ارتباطًا وثيقًا بخصائص التناظر لهذا النظام. وبالتالي، إذا لم يتغير النظام المعزول أثناء الدورات التعسفية، فإن الزخم الزاوي المداري يظل محفوظًا. ويحدث ذلك بالنسبة لذرة الهيدروجين، حيث يتحرك الإلكترون في جهد كولوم المتناظر كرويًا للنواة، وبالتالي تتميز بعدد كمي ثابت ل. يمكن لاضطراب خارجي أن يكسر تناظر النظام، مما يؤدي إلى تغيير في الأعداد الكمومية نفسها. يمكن للفوتون الذي تمتصه ذرة الهيدروجين أن "يرمي" إلكترونًا إلى مدار آخر بأعداد كمومية مختلفة.
بالإضافة إلى الأعداد الكمومية، التي تعكس تماثل الزمكان للنظام المصغر، فإن ما يسمى بأعداد الكم الداخلية تلعب دورًا مهمًا في الجسيمات. عدد منها، مثل الدوران والشحنة الكهربائية، يكون محفوظا في جميع التفاعلات، وبعضها الآخر لا يكون محفوظا في بعض التفاعلات. وبالتالي فإن غرابة العدد الكمي للكوارك، التي تنحفظ في التفاعل القوي، لا تنحفظ في التفاعل الضعيف، مما يعكس اختلاف طبيعة هذه التفاعلات. رقم الكم الداخلي للكواركات والجلونات هو أيضًا لون. يمكن أن يأخذ لون الكواركات ثلاث قيم، ولون الغلوونات - ثمانية.

تعليمات

يأخذ رقم الكم الرئيسي قيمًا صحيحة: n = 1, 2, 3, …. إذا كانت n = ∞، فهذا يعني أن الإلكترون قد أُعطي طاقة تأين - طاقة كافية لفصله عن النواة.

ضمن نفس المستوى، قد تختلف المستويات الفرعية. تنعكس حالة الطاقة ذات المستوى الواحد من خلال رقم الكم الجانبي l (المداري). يمكن أن تأخذ القيم من 0 إلى (n-1). عادةً ما يتم تمثيل قيم l بشكل رمزي بالأحرف. ويعتمد شكل الإلكترون على قيمة عدد الكم الجانبي.

تثير حركة الإلكترون على طول مسار مغلق ظهور مجال مغناطيسي. تتميز حالة الإلكترون، بسبب العزم المغناطيسي، برقم الكم المغناطيسي m(l). هذا هو العدد الكمي الثالث للإلكترون. وهو يميز اتجاهه في مساحة المجال المغناطيسي ويأخذ مجموعة من القيم من (-l) إلى (+l).

في عام 1925، اقترح العلماء وجود الإلكترون. يُفهم الدوران على أنه الزخم الزاوي للإلكترون، والذي لا يرتبط بحركته في الفضاء. يمكن أن يأخذ رقم الدوران m(s) قيمتين فقط: +1/2 و-1/2.

وفقًا لمبدأ باولي، لا يمكن أن يكون هناك إلكترونين لهما نفس المجموعة المكونة من أربعة أرقام كمية. يجب أن يكون واحد منهم على الأقل مختلفًا. فإذا كان في المدار الأول، فإن رقمه الكمي الرئيسي هو n=1. ثم من الواضح أن l=0، m(l)=0، وبالنسبة لـ m(s) هناك خياران ممكنان: m(s)=+1/2، m(s)=-1/2. ولهذا السبب لا يمكن أن يكون هناك أكثر من إلكترونين في مستوى الطاقة الأول، ولهما أرقام دوران مختلفة.

وفي المدار الثاني عدد الكم الرئيسي هو n=2. يأخذ رقم الكم الجانبي قيمتين: l=0، l=1. رقم الكم المغناطيسي m(l)=0 لـ l=0 ويأخذ القيم (+1) و0 و(-1) لـ l=1. يوجد رقمان إضافيان لكل خيار. إذن، أقصى عدد ممكن من الإلكترونات في مستوى الطاقة الثاني هو 8.

على سبيل المثال، يحتوي غاز النيون النبيل على مستويين من الطاقة مملوءين بالكامل بالإلكترونات. إجمالي عدد إلكترونات النيون هو 10 (2 من المستوى الأول و8 من المستوى الثاني). هذا الغاز خامل ولا يتفاعل مع المواد الأخرى. المواد الأخرى، عند الدخول في التفاعلات، تميل إلى اكتساب بنية النبيلة.

نصائح مفيدة

لشرح بنية الطبقات الإلكترونية للذرات بشكل كامل في جميع الحالات باستثناء مبدأ باولي، تحتاج أيضًا إلى معرفة مبدأ الطاقة الأقل وقاعدة هوند.

مصادر:

• "بدايات الكيمياء"، ن. كوزمينكو، ف. إرمين، ف.أ. بوبكوف، 2008.

رئيسيالكم رقم- هذا كله رقموهو تعريف لحالة الإلكترون عند مستوى الطاقة. مستوى الطاقة هو مجموعة من الحالات الثابتة للإلكترون في الذرة ذات قيم طاقة مماثلة. رئيسيالكم رقميحدد مسافة الإلكترون من النواة، ويصف طاقة الإلكترونات التي تشغل هذا المستوى.

تسمى مجموعة الأرقام التي تميز الحالة بالأرقام الكمومية. يتم تحديد الدالة الموجية للإلكترون في الذرة، وحالتها الفريدة من خلال أربعة أرقام كمومية - الرئيسية، والمغناطيسية، والمدارية، والمغزلية - لحظة حركة عنصر أولي، معبرًا عنها بقيمة كمية. رئيسيالكم رقموقد ن .إذا كان الكم الرئيسي رقمكلما زاد مدار الإلكترون وطاقته تبعا لذلك. كيف قيمة أقلن، كلما زادت قيمة تفاعل الطاقة للإلكترون. إذا كانت الطاقة الإجمالية للإلكترونات ضئيلة، فإن حالة الذرة تسمى غير مثارة أو أرضية. تسمى حالة الذرة ذات قيمة الطاقة العالية بالإثارة. على أعلى مستوى رقميمكن تحديد الإلكترونات بالصيغة N = 2n2، فعندما ينتقل الإلكترون من مستوى طاقة إلى آخر، فإن الكم الرئيسي رقمفي نظرية الكم، العبارة هي أن طاقة الإلكترون مكممة، أي أنها يمكن أن تأخذ فقط قيمًا محددة ومنفصلة. لمعرفة حالة الإلكترون في الذرة، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار طاقة الإلكترون، وشكل الإلكترون وغيرها من المعالم. من منطقة الأعداد الطبيعية، حيث n يمكن أن تساوي 1 و 2 و 3 وهكذا، الكم الرئيسي رقميمكن أن تأخذ أي قيمة. في نظرية الكم، يُشار إلى مستويات الطاقة بالأحرف، ويُشار إلى القيمة n بالأرقام. عدد الفترة التي يقع فيها العنصر يساوي عدد مستويات الطاقة في الذرة في الحالة الأرضية. تتكون جميع مستويات الطاقة من مستويات فرعية. يتكون المستوى الفرعي من مدارات ذرية يتم تحديدها وتمييزها بواسطة الكم الرئيسي رقمم ن، المداري رقمم ل والكم رقمم مل. عدد المستويات الفرعية لكل مستوى لا يتجاوز القيمة n وتعتبر معادلة شرودنغر الموجية هي الأكثر ملاءمة للبنية الإلكترونية للذرة.

تسمى القيمة العددية الكمومية لأي متغير كمي لجسم مجهري، والتي تميز حالة الجسيم، بالرقم الكمي. تتكون ذرة العنصر الكيميائي من نواة وقذيفة إلكترونية. تتميز حالة الإلكترون بالكم أعداد.

سوف تحتاج

• جدول مندلييف

تعليمات

يمكن أن يأخذ المدار الكمي رقم 2 قيمًا من 0 إلى n-2، مما يميز شكل المدارات. كما أنه يميز القشرة الفرعية التي يوجد عليها الإلكترون و . يحتوي رقم الكم 2 أيضًا على رقم حرف. الكم 2 = 0، 1، 2، 3، 4 يتوافق مع التسميات 2 = s، p، d، f، g... تسميات الحروفموجودة أيضًا في الإدخال الذي يشير إلى التكوين الإلكتروني للعنصر الكيميائي. ويتم تحديد العدد الكمي منهم. وبالتالي، يمكن أن يحتوي الغلاف الفرعي على ما يصل إلى 2*(2l+1) من الإلكترونات.

المغناطيسي هو العدد الكمي ml، مع l مكتوب أدناه كمؤشر. وتظهر بياناته المدار الذري، مع أخذ القيم من 1 إلى -1. القيمة الإجمالية (21+1).

سيكون الإلكترون عبارة عن فرميون، له دوران نصف عدد صحيح، وهو ما يساوي ½. سيأخذ رقمه الكمي قيمتين، هما: ½ و-½. ويصل أيضًا إلى إلكترونين لكل محور ويعتبر العدد الكمي ms.

فيديو حول الموضوع

تتكون الذرة من نواة وما يحيط بها الإلكتروناتوالتي تدور حوله في مدارات ذرية وتشكل طبقات إلكترونية (مستويات الطاقة). يحدد عدد الجسيمات المشحونة سالبًا على المستويين الخارجي والداخلي خصائص العناصر. رقم الإلكتروناتالواردة في ذرة، يمكن العثور عليها من خلال معرفة بعض النقاط الرئيسية.

سوف تحتاج

• - ورق؛
• - قلم؛
• - نظام مندليف الدوري.

تعليمات

لتحديد الكمية الإلكترونات، استخدم النظام الدوري D.I. مندليف. في هذا الجدول، يتم ترتيب العناصر في تسلسل معين، وهو يرتبط ارتباطًا وثيقًا بعناصرها التركيب الذري. مع العلم أن الموجب يساوي دائمًا العدد الترتيبي للعنصر، يمكنك بسهولة العثور على عدد الجزيئات السالبة. ومن المعروف بعد كل شيء أن الذرة ككل محايدة، مما يعني العدد الإلكتروناتسيكون مساوياً للرقم ورقم العنصر في الجدول. على سبيل المثال، يساوي 13. وبالتالي، الكمية الإلكتروناتسيكون بها 13، صوديوم - 11، (Sc)، تقع في الفترة الرابعة، في المجموعة الثالثة، مجموعة فرعية ثانوية، يوجد منها 2. بينما المسلمات الثلاثة

تتكون جميع ميكانيكا الكم من مبدأ النسبية للقياسات، ومبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ ومبدأ التكامل لبور. كل شيء آخر في ميكانيكا الكم يعتمد على هذه المسلمات الثلاث. قوانين ميكانيكا الكم هي الأساس لدراسة بنية المادة. وبمساعدة هذه القوانين، تمكن العلماء من اكتشاف بنية الذرات وشرحها الجدول الدوريالعناصر، ودرس خصائص الجسيمات الأولية، وفهم تركيب النوى الذرية. وباستخدام ميكانيكا الكم، شرح العلماء الاعتماد على درجة الحرارة، وحسبوا حجم المواد الصلبة والسعة الحرارية للغازات، وحددوا البنية وفهموا بعض خصائص المواد الصلبة.

مبدأ النسبية للقياسات

ويستند هذا المبدأ على نتائج القياس الكمية الماديةاعتمادا على عملية القياس. وبعبارة أخرى، كمية فيزيائية يمكن ملاحظتها هي القيمة الذاتيةالكمية الفيزيائية المقابلة يُعتقد أن دقة القياس لا تزداد دائمًا مع التحسن أدوات القياس. تم وصف هذه الحقيقة وشرحها بواسطة دبليو هايزنبرغ في مبدأ عدم اليقين الشهير.

مبدأ عدم اليقين

ووفقاً لمبدأ عدم اليقين، كلما زادت دقة قياس سرعة الحركة الجسيمات الأوليةفيزداد عدم اليقين بشأن موقعها في الفضاء، والعكس صحيح. تم طرح هذا الاكتشاف لـ W. Heisenberg بواسطة N. Bohr كموقف منهجي غير مشروط.

لذا فإن القياس هو أهم عملية بحثية. لإجراء القياس، هناك حاجة إلى تفسير نظري ومنهجي خاص. وغيابه يسبب عدم اليقين، ويتميز القياس بالدقة والموضوعية. يعتقد العلماء المعاصرون أن القياس الذي يتم إجراؤه بالدقة المطلوبة هو العامل الرئيسي للمعرفة النظرية ويزيل عدم اليقين.

مبدأ التكامل

وسائل المراقبة مرتبطة بالأشياء الكمومية. مبدأ التكامل هو أن البيانات التي تم الحصول عليها في ظل الظروف التجريبية لا يمكن وصفها في صورة واحدة. هذه البيانات متكاملة بمعنى أن مجمل الظواهر يعطي صورة كاملة عن خصائص الكائن. حاول بور على مبدأ التكامل ليس فقط العلوم الفيزيائية. ورأى أن قدرات الكائنات الحية متعددة الأوجه وتعتمد على بعضها البعض، وأنه عند دراستها يجب على المرء أن يلجأ إلى تكامل البيانات الرصدية مرارا وتكرارا.