• Nie Znaleziono Wyników

W przypadku atomu wodoru Bohr przyjął tzw. regułę wyboru:dla orbit stacjonarnych moment pędu musi być całkowitą

wielokrotnością ~.

Funkcja Lagrange’a elektronu w atomie wodoru

L= T − V

Model Bohra atomu wodoru

W przypadku atomu wodoru Bohr przyjął tzw. regułę wyboru:dla orbit stacjonarnych moment pędu musi być całkowitą

wielokrotnością ~.

Funkcja Lagrange’a elektronu w atomie wodoru

L= T − V = 1

2m~v2 e2 r

!

Model Bohra atomu wodoru

W przypadku atomu wodoru Bohr przyjął tzw. regułę wyboru:dla orbit stacjonarnych moment pędu musi być całkowitą

wielokrotnością ~.

Funkcja Lagrange’a elektronu w atomie wodoru

L= T − V = 1

2m~v2 e2 r

!

= 1

2m˙x2+ ˙y2+ ˙z2+ e2 r ,

Model Bohra atomu wodoru

W przypadku atomu wodoru Bohr przyjął tzw. regułę wyboru:dla orbit stacjonarnych moment pędu musi być całkowitą

wielokrotnością ~.

Funkcja Lagrange’a elektronu w atomie wodoru

L= T − V = 1 w jednostkach, w których współczynnik k = 1/(4πε0) w prawie Coulomba jest bezwymiarowy i wynosi k = 1.

Model Bohra atomu wodoru

W przypadku atomu wodoru Bohr przyjął tzw. regułę wyboru:dla orbit stacjonarnych moment pędu musi być całkowitą

wielokrotnością ~.

Funkcja Lagrange’a elektronu w atomie wodoru

L= T − V = 1 w jednostkach, w których współczynnik k = 1/(4πε0) w prawie Coulomba jest bezwymiarowy i wynosi k = 1.

Ruch elektronu odbywa się w płaszczyźnie prostopadłej do jego orbitalnego momentu pędu,

Model Bohra atomu wodoru

W przypadku atomu wodoru Bohr przyjął tzw. regułę wyboru:dla orbit stacjonarnych moment pędu musi być całkowitą

wielokrotnością ~.

Funkcja Lagrange’a elektronu w atomie wodoru

L= T − V = 1 w jednostkach, w których współczynnik k = 1/(4πε0) w prawie Coulomba jest bezwymiarowy i wynosi k = 1.

Ruch elektronu odbywa się w płaszczyźnie prostopadłej do jego orbitalnego momentu pędu,którą wybierzemy jako płaszczyznę xOy.

Model Bohra atomu wodoru

W przypadku atomu wodoru Bohr przyjął tzw. regułę wyboru:dla orbit stacjonarnych moment pędu musi być całkowitą

wielokrotnością ~.

Funkcja Lagrange’a elektronu w atomie wodoru

L= T − V = 1 w jednostkach, w których współczynnik k = 1/(4πε0) w prawie Coulomba jest bezwymiarowy i wynosi k = 1.

Ruch elektronu odbywa się w płaszczyźnie prostopadłej do jego orbitalnego momentu pędu, którą wybierzemy jako płaszczyznę xOy.

Model Bohra atomu wodoru

We współrzędnych biegunowych ( x = r cos ϕ,

y = r sin ϕ ( ˙x

Model Bohra atomu wodoru

We współrzędnych biegunowych ( x = r cos ϕ,

y = r sin ϕ

( ˙x =

Model Bohra atomu wodoru

We współrzędnych biegunowych ( x = r cos ϕ,

y = r sin ϕ

( ˙x = ˙r cos ϕ − r ˙ϕ sin ϕ,

Model Bohra atomu wodoru

We współrzędnych biegunowych ( x = r cos ϕ,

y = r sin ϕ

( ˙x = ˙r cos ϕ − r ˙ϕ sin ϕ,

˙y

Model Bohra atomu wodoru

We współrzędnych biegunowych ( x = r cos ϕ,

y = r sin ϕ

( ˙x = ˙r cos ϕ − r ˙ϕ sin ϕ,

˙y =

Model Bohra atomu wodoru

We współrzędnych biegunowych ( x = r cos ϕ,

y = r sin ϕ

( ˙x = ˙r cos ϕ − r ˙ϕ sin ϕ,

˙y = ˙r sin ϕ + r ˙ϕ cos ϕ.

Model Bohra atomu wodoru

We współrzędnych biegunowych ( x = r cos ϕ,

y = r sin ϕ

( ˙x = ˙r cos ϕ − r ˙ϕ sin ϕ,

˙y = ˙r sin ϕ + r ˙ϕ cos ϕ.

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1

2m˙x2+ ˙y2+ ˙z2+e2 r

Model Bohra atomu wodoru

We współrzędnych biegunowych ( x = r cos ϕ,

y = r sin ϕ

( ˙x = ˙r cos ϕ − r ˙ϕ sin ϕ,

˙y = ˙r sin ϕ + r ˙ϕ cos ϕ.

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1

2m˙x2+ ˙y2+ ˙z2+e2 r = m

2

˙r2+ r2ϕ˙2+e2 r .

Model Bohra atomu wodoru

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1 Zauważmy, że ϕ jest współrzędną cykliczną,

Model Bohra atomu wodoru

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1

Model Bohra atomu wodoru

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1 oznacza, że odpowiedni pęd jest zachowany.

Model Bohra atomu wodoru

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1 oznacza, że odpowiedni pęd jest zachowany.

d dt

∂L

∂ ˙ϕ− ∂L

∂ϕ = 0

Model Bohra atomu wodoru

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1 oznacza, że odpowiedni pęd jest zachowany.

d

Model Bohra atomu wodoru

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1 oznacza, że odpowiedni pęd jest zachowany.

d

Model Bohra atomu wodoru

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1 oznacza, że odpowiedni pęd jest zachowany.

d

Model Bohra atomu wodoru

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1 oznacza, że odpowiedni pęd jest zachowany.

d

Model Bohra atomu wodoru

Wstawiając wzory na ˙x i ˙y oraz z = 0 do L otrzymujemy

L= 1 oznacza, że odpowiedni pęd jest zachowany.

d

Model Bohra atomu wodoru

Zauważmy, że pęd pϕ jest składową momentu pędu ciała względem centrum siły, prostopadłą do płaszczyzny, w której odbywa się ruch.

Rzeczywiście

pϕ= mr2ϕ˙

Model Bohra atomu wodoru

Zauważmy, że pęd pϕ jest składową momentu pędu ciała względem centrum siły, prostopadłą do płaszczyzny, w której odbywa się ruch.

Rzeczywiście

pϕ= mr2ϕ˙= rmr ˙ϕ

Model Bohra atomu wodoru

Zauważmy, że pęd pϕ jest składową momentu pędu ciała względem centrum siły, prostopadłą do płaszczyzny, w której odbywa się ruch.

Rzeczywiście

pϕ= mr2ϕ = rmr ˙˙ ϕ= rmv

Model Bohra atomu wodoru

Zauważmy, że pęd pϕ jest składową momentu pędu ciała względem centrum siły, prostopadłą do płaszczyzny, w której odbywa się ruch.

Rzeczywiście

pϕ= mr2ϕ = rmr ˙˙ ϕ = rmv = |~r × ~p|,

Model Bohra atomu wodoru

Zauważmy, że pęd pϕ jest składową momentu pędu ciała względem centrum siły, prostopadłą do płaszczyzny, w której odbywa się ruch.

Rzeczywiście

pϕ= mr2ϕ = rmr ˙˙ ϕ = rmv = |~r × ~p|,

gdzie v = r ˙ϕ jest prędkością liniową w ruchu obrotowym ciała względem centrum siły, którym jest jądro atomu.

Model Bohra atomu wodoru

Zauważmy, że pęd pϕ jest składową momentu pędu ciała względem centrum siły, prostopadłą do płaszczyzny, w której odbywa się ruch.

Rzeczywiście

pϕ= mr2ϕ = rmr ˙˙ ϕ = rmv = |~r × ~p|,

gdzie v = r ˙ϕ jest prędkością liniową w ruchu obrotowym ciała względem centrum siły, którym jest jądro atomu.

Skorzystajmy ze wzoru na pϕ.

Model Bohra atomu wodoru

Zauważmy, że pęd pϕ jest składową momentu pędu ciała względem centrum siły, prostopadłą do płaszczyzny, w której odbywa się ruch.

Rzeczywiście

pϕ= mr2ϕ = rmr ˙˙ ϕ = rmv = |~r × ~p|,

gdzie v = r ˙ϕ jest prędkością liniową w ruchu obrotowym ciała względem centrum siły, którym jest jądro atomu.

Skorzystajmy ze wzoru na pϕ. pϕ= mr2ϕ˙

Model Bohra atomu wodoru

Zauważmy, że pęd pϕ jest składową momentu pędu ciała względem centrum siły, prostopadłą do płaszczyzny, w której odbywa się ruch.

Rzeczywiście

pϕ= mr2ϕ = rmr ˙˙ ϕ = rmv = |~r × ~p|,

gdzie v = r ˙ϕ jest prędkością liniową w ruchu obrotowym ciała względem centrum siły, którym jest jądro atomu.

Skorzystajmy ze wzoru na pϕ.

pϕ= mr2ϕ˙ ϕ =˙ pϕ

mr2 .

Model Bohra atomu wodoru

Zauważmy, że pęd pϕ jest składową momentu pędu ciała względem centrum siły, prostopadłą do płaszczyzny, w której odbywa się ruch.

Rzeczywiście

pϕ= mr2ϕ = rmr ˙˙ ϕ = rmv = |~r × ~p|,

gdzie v = r ˙ϕ jest prędkością liniową w ruchu obrotowym ciała względem centrum siły, którym jest jądro atomu.

Skorzystajmy ze wzoru na pϕ.

pϕ= mr2ϕ˙ ϕ =˙ pϕ

mr2 .

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1

2m~v2+ e2 r

!

= 1

2m˙r2+ r2ϕ˙2e2 r

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1

2m~v2+ e2 r

!

= 1

2m˙r2+ r2ϕ˙2e2 r

=

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1

2m~v2+ e2 r

!

= 1

2m˙r2+ r2ϕ˙2e2 r

= 1

2mr2ϕ˙2e2 r

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1 gdzie przyjęliśmy ˙r = 0.

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1 gdzie przyjęliśmy ˙r = 0.

Siła dośrodkowa jest siłą przyciągania kulombowskiego:

e2

r2 = m~v2 r

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1 gdzie przyjęliśmy ˙r = 0.

Siła dośrodkowa jest siłą przyciągania kulombowskiego:

e2

r2 = m~v2

r = mr ˙ϕ2

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1 gdzie przyjęliśmy ˙r = 0.

Siła dośrodkowa jest siłą przyciągania kulombowskiego:

e2

r2 = m~v2

r = mr ˙ϕ2 = mr pϕ2 m2r4

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1 gdzie przyjęliśmy ˙r = 0.

Siła dośrodkowa jest siłą przyciągania kulombowskiego:

e2

r2 = m~v2

r = mr ˙ϕ2 = mr pϕ2

m2r4 = pϕ2 mr3.

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1 gdzie przyjęliśmy ˙r = 0.

Siła dośrodkowa jest siłą przyciągania kulombowskiego:

e2

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1 gdzie przyjęliśmy ˙r = 0.

Siła dośrodkowa jest siłą przyciągania kulombowskiego:

e2

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1 gdzie przyjęliśmy ˙r = 0.

Siła dośrodkowa jest siłą przyciągania kulombowskiego:

e2

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1 gdzie przyjęliśmy ˙r = 0.

Siła dośrodkowa jest siłą przyciągania kulombowskiego:

e2

Model Bohra atomu wodoru

Całkowita energia elektronu w atomie:

E = 1 gdzie przyjęliśmy ˙r = 0.

Siła dośrodkowa jest siłą przyciągania kulombowskiego:

e2

Model Bohra atomu wodoru

Obliczmy energię elektronu w n-tym stanie stacjonarnym

En= pϕ2 2mrn2

e2 rn

= pϕ2 2mrn2

pϕ2 mrn2

Model Bohra atomu wodoru

Obliczmy energię elektronu w n-tym stanie stacjonarnym

En= pϕ2 2mrn2

e2 rn

= pϕ2 2mrn2

pϕ2 mrn2

= − pϕ2 2mrn2

Model Bohra atomu wodoru

Obliczmy energię elektronu w n-tym stanie stacjonarnym

En= pϕ2

Model Bohra atomu wodoru

Obliczmy energię elektronu w n-tym stanie stacjonarnym

En= pϕ2

Model Bohra atomu wodoru

Obliczmy energię elektronu w n-tym stanie stacjonarnym

En= pϕ2

Model Bohra atomu wodoru

Obliczmy energię elektronu w n-tym stanie stacjonarnym

En= pϕ2

Model Bohra atomu wodoru

Obliczmy energię elektronu w n-tym stanie stacjonarnym

En= pϕ2

Model Bohra atomu wodoru

Obliczmy energię elektronu w n-tym stanie stacjonarnym

En= pϕ2

Model Bohra atomu wodoru

Obliczmy energię elektronu w n-tym stanie stacjonarnym

En= pϕ2

Model Bohra atomu wodoru

Obliczmy energię elektronu w n-tym stanie stacjonarnym

En= pϕ2

Model Bohra atomu wodoru

Przy przejściach pomiędzy dwoma dozwolonymi poziomami o energiachEn i Em, n > m, zostanie wyemitowany foton o energii

hν = En− Em.

n= 1 – stan podstawowy E1 = −R/12 = −R.

Model Bohra atomu wodoru

Przy przejściach pomiędzy dwoma dozwolonymi poziomami o energiachEn i Em, n > m, zostanie wyemitowany foton o energii

hν = En− Em.

n= 1 – stan podstawowy E1 = −R/12 = −R.

Aby zjonizować atom wodoru znajdujący się w stanie podstawowym trzeba dostarczyć elektronowi energię+R.

Model Bohra atomu wodoru

Przy przejściach pomiędzy dwoma dozwolonymi poziomami o energiachEn i Em, n > m, zostanie wyemitowany foton o energii

hν = En− Em.

n= 1 – stan podstawowy E1 = −R/12 = −R.

Aby zjonizować atom wodoru znajdujący się w stanie podstawowym trzeba dostarczyć elektronowi energię+R.

Promień Bohra

r1= ~2

me2 ≡ a0 = 5.23 × 10−11m.

Model Bohra atomu wodoru

Przy przejściach pomiędzy dwoma dozwolonymi poziomami o energiachEn i Em, n > m, zostanie wyemitowany foton o energii

hν = En− Em.

n= 1 – stan podstawowy E1 = −R/12 = −R.

Aby zjonizować atom wodoru znajdujący się w stanie podstawowym trzeba dostarczyć elektronowi energię+R.

Promień Bohra

r1= ~2

me2 ≡ a0 = 5.23 × 10−11m.

Stara teoria kwantów

W roku 1915 W. Wilson, a rok później Sommerfeld uogólnili regułę wyboru założoną przez Bohra.

Całka z każdego pędu kanonicznego po sprzężonej z nim współrzędnej cyklicznej w granicach odpowiadających okresowi ruchu musi być całkowitą wielokrotnością h,

Stara teoria kwantów

W roku 1915 W. Wilson, a rok później Sommerfeld uogólnili regułę wyboru założoną przez Bohra.

Całka z każdego pędu kanonicznego po sprzężonej z nim współrzędnej cyklicznej w granicach odpowiadających okresowi ruchu musi być całkowitą wielokrotnością h,np.

2π

Z

0

pϕdϕ = nh, n= 1, 2, 3, ...

Stara teoria kwantów

W roku 1915 W. Wilson, a rok później Sommerfeld uogólnili regułę wyboru założoną przez Bohra.

Całka z każdego pędu kanonicznego po sprzężonej z nim współrzędnej cyklicznej w granicach odpowiadających okresowi ruchu musi być całkowitą wielokrotnością h,np.

2π

Stara teoria kwantów

W roku 1915 W. Wilson, a rok później Sommerfeld uogólnili regułę wyboru założoną przez Bohra.

Całka z każdego pędu kanonicznego po sprzężonej z nim współrzędnej cyklicznej w granicach odpowiadających okresowi ruchu musi być całkowitą wielokrotnością h,np.

2π

Stara teoria kwantów

W roku 1915 W. Wilson, a rok później Sommerfeld uogólnili regułę wyboru założoną przez Bohra.

Całka z każdego pędu kanonicznego po sprzężonej z nim współrzędnej cyklicznej w granicach odpowiadających okresowi ruchu musi być całkowitą wielokrotnością h,np.

2π

Stara teoria kwantów

W roku 1915 W. Wilson, a rok później Sommerfeld uogólnili regułę wyboru założoną przez Bohra.

Całka z każdego pędu kanonicznego po sprzężonej z nim współrzędnej cyklicznej w granicach odpowiadających okresowi ruchu musi być całkowitą wielokrotnością h,np.

2π

Stara teoria kwantów

W roku 1915 W. Wilson, a rok później Sommerfeld uogólnili regułę wyboru założoną przez Bohra.

Całka z każdego pędu kanonicznego po sprzężonej z nim współrzędnej cyklicznej w granicach odpowiadających okresowi ruchu musi być całkowitą wielokrotnością h,np.

2π

Stara teoria kwantów

W roku 1915 W. Wilson, a rok później Sommerfeld uogólnili regułę wyboru założoną przez Bohra.

Całka z każdego pędu kanonicznego po sprzężonej z nim współrzędnej cyklicznej w granicach odpowiadających okresowi ruchu musi być całkowitą wielokrotnością h,np.

2π

Stara teoria kwantów

W roku 1915 W. Wilson, a rok później Sommerfeld uogólnili regułę wyboru założoną przez Bohra.

Całka z każdego pędu kanonicznego po sprzężonej z nim współrzędnej cyklicznej w granicach odpowiadających okresowi ruchu musi być całkowitą wielokrotnością h,np.

2π

Powiązane dokumenty