Упрощенная HTML-версия
квантовой механике, базирующейся на вероятностном принципе, одновременное измерение
положения микрочастицы и ее импульса невозможно (принцип Гейзенберга).
3. Все микрочастицы наряду с корпускулярными свойствами обладают и волновыми.
Движение любой частицы, например, электрона подобно волновому процессу с длиной волны X,
определяемой формулой X= h/(mv). Эти волны называют волнами де Бройля.
4. В квантовой механике с ее вероятностным подходом к измеряемым параметрам микромира
основной «величиной», с помощью которой можно описать поведение микросистем, состоящих из
ядер и электронов, является волновая функция Y, зависящая от координат частиц (x, y, z) и времени
t. Волновую функцию часто можно рассматривать как стационарную, т.е. не зависящую от времени,
и тогда она обозначается через у.
Волновая функция у не имеет наглядного физического представления и не может быть
наблюдаемой величиной. Однако в квантовой механике есть постулат, который связывает волновую
функцию у с вероятностью dW нахождения электронов и ядер в том или ином элементе
пространства dV с координатами x, y, z:
dW = | y | 2 dV,
(10.2)
где dV = dxdydz .
Каждая частица (атом, молекула и т.д.) характеризуются своими волновыми функциями,
которые описывают распределение частиц в пространстве и их поведение, например, распределение
электронов в атоме, электронов и ядер в молекуле и т.д. Другими словами волновая функция
определяет состояние системы.
5. Одним из следствий квантовой механики является неразличимость электронов в атомах и
молекулах. Можно говорить только об электронной плотности, но нельзя определить, какой
электрон, принадлежит какому ядру даже в случае самых больших молекул. Вероятность застать
любой электрон атома в данном элементе объема одинакова.
6. Критерием устойчивости любой системы частиц, начиная с атома водорода и кончая
сложными молекулами и их ионами, является понижение полной энергии этой системы по
сравнению с полной энергией отдельно взятых частиц.
Итак, по теории Бора квантовые переходы между энергетическими состояниями в атоме или
молекуле сопровождаются либо излучением, либо поглощением строго определенного кванта
энергии. Изменение энергетического состояния атома обусловлено только переходами (движением
относительно ядра) электрона, причем набор возможных дискретных частот квантовых переходов
определяется из второго постулата Бора: v = (En- Em)/h. Поэтому спектр вещества, находящего в
атомарном состоянии будет представлять собой узкие линии и называться
линейчатым спектром
(рис.2, а).
В молекуле возможных энергетических переходов гораздо больше. Внутримолекулярное
движение
а)
'
сложнее
б) I III I I I I I I
Рисунок 10.2. Спектры излучения
внутриатомного. В молекуле кроме движения электронов относительно ядер происходит
колебательное движение атомов около их положения равновесия (колебание ядер вместе с
окружающими их электронами) и вращательное движение молекулы как целого.
Электронному, колебательному и вращательному движениям молекулы соответствует три типа
уровней энергии: Еэл, Екол и Евр. Энергия всех видов движения в молекуле принимает только
62