Нанотехнология негіздері оқу құралы Алматы
Кванттық механиканың тәжірибелік негіздері
жүктеу/скачать 3,31 Mb.
|
нанотех
| 2.3 Кванттық механиканың тәжірибелік негіздері
Классикалық физиканың негізгі теңдеуі Ньютонның екінші заңы болып табылады: (2.3) немесе . Мұндаm– дененің массасы, F - күш, p - импульс. Классикалық физика Гейзенбергтің анықталмағандық принципімен шекараланады, бұл принцип негізінде микробөлшектің импульсы мен координаттарын бір уақытта дәл анықтауға мүмкіндік бермейды. Сондықтан классикалық физиканың негізгі заңы (1.3) микробөлшектердің электрондардың, протондардың қозғалыстарын сипаттау үшін жарамсыз, олар барлық материалдарды құраушы атомдардың және молекулалар компоненттерінің құраушылары болып табылады. Бор постулатының тәжірибелік дәлелі болып Франк және Герцтің, тәжірибесі, де-Бройль гипотезасының –Дэвисон және Джермер тәжірибелері, Юленбек және Гаудсмиттің гипотезасының–Штерн және Герлахтың тәжірибелері болып табылады. Резерфордтың атом моделі шеңберінде атомдардың тұрақтылығын түсіндіру үшін Бор екі постулатты тұжырымдады: Атомда электрондар стационарды орбиталар бойынша дискретті энергиялардың Е1, Е2, Е3, Еn мәндерінің жиынтығына ие, және бұл кезде ешқандай энергияны сәулелендірмейді; Атомдардың энергияның сәулеленуі немесе жұтылуы, электрондардың бір стационарлық күйден басқа стационарлық күйге секірмелі өту кезінде hnквант формасында болады, сонымен бірге сәулеленудің мәні стационарлық күйлер энергияларын айырмасымен анықталады, олар арасындағы өтулер болғанда: hn = En - Em , (2.4) мұнда En және Em–стационарлық күйлердың арасындағы электрондардың секірмелі өту энергиялары. Екі постулат та классикалық физикаға қарама қайшы келеді. Шынында да, атомдағы электрондар дискретті энергияға ие, ендеше классикалық физика бойынша атомдардың энергетикалық спектрі үздіксіз, ал атом – тұрақты емес жүйе болу керек. Екінші постулат бойынша сәулеленудің шығару жиілігі орбитадағы электрондардың периодты қозғалыс жиілігімен еш қатысы жоқ.Корпускулалық толқындық дуализм бойынша де-Бройль дуализм тек толқындарға ғана емес сонымен қатар бөлшектерге тән қасиет деген гипотеза ұсынды. де-Бройль гипотеза келесі түрде: қандай да бір жағдайда толқындар корпускулалық қасиетке ие, сол сияқты бөлшектерде толқындық қасиетке ие болады. Бөлшек масса mжәне жылдамдықпен v, ал толқын толқын ұзындығымен l сипатталатын болғандықтан (2.5) h = 6,62×10-34Дж×с - Планк тұрақтысы. Осы теңдеумен сипатталатын толқынды де-Бройль толқындары деп атайды. де-Бройл гипотезасы кейін Дэвисон және Джермердің тәжірибелерінде электрондардың дифракциялық картина беретіндігімен дәлелденді. Осының нәтижесінде тек электрондар ғана емес, сонымен қатар нейтрон, протондар, иондар және т.б бөлшектер толқындық қасиетке ие екендігі дәлелденді. Бұл жаңалықтар материалдарды зертеу әдістерінің - электронография, нейтронография, ионографияның дамуына себепші болды. Спектралды сызықтардың құрылымын түсіндіру жолында Юленбек және Гаудсмит электронның спині бар туралы гипотеза айтты. Spin сөзі ағылшын тілінен айналу деген мағына береді. Олар электрон жер тәрізді өз өсінен айналады деп болжамдады. Бұл электрондардың өздік механикалық моментінің бар екендігін түсіндіреді Ls.Электрон заряды бар бөлшек болғандықтан әрбір заряд айнала отырып, өз маңында магнит өрісін туғызады, яғни механикалық моменттен бөлек магниттік моменті- Мsболу керек. Спин – векторлық шама. Магнитті моменттің бағыты электронның өз өсінен айналу бағытына тәуелді, яғни Ls. Юленбек және Гаудсмит магниттік момент Мs сыртқы өрісте тек екі бағытқа ие болады деген тұжырым жасады: өріс бойынша немесе өріске қарсы. Юленбек және Гаудсмиттің электрон спині туралы гипотезасы Штерн және Герлах тәжірибелерінде дәлелденді. Электрондар шынымен де спині бар және магниттік моменті бар екендігі дәлеледенді. Мs = 9,27×10-24 А/м2 = b. (2.6) Бұл шама бор магнетон деген атақ алды. Спин- химиялық элементтердің ішкі құрылымын анықтайтын негізгі фактор болып табылды, сонымен қатар материалдардың магниттік қасиетін, спектралдық сызықтардың жіктелуін түсіндіре алды. Кейін тек электрондардан басқа элементар бөлшектредің – протон, мезон, нейтрондардың спині бар екендігі ашылды. Спин бөлшектің масса және заряд сияқты негізгі сипаттамасы болып табылады. жүктеу/скачать 3,31 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|