• Nie Znaleziono Wyników

Atom wodoru w zewntrznych polach

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Atom wodoru w zewntrznych polach"

Copied!
7
0
0

Pełen tekst

(1)

                    !"   # $%  $ "  "   #  &    %#    '( ) * +      ,( ) ,  $   ,   - 

µ

# "   ( !   . ,   / 0 "    %#  1 $   #  &     2#      ,   # 3    "      +  (     $  (  4 5678 9 :; < = > ? @ A=B @? CBDB> B : BDB E F ;G B ' " $  ,  ,# "  / + H   IJ #  &, ! &(      %#    '( ) * K +  



r

1

2

dr

d



r

2

d

dr



+

¯h

2

(V (r) − E) +

l(l + 1)

r

2



u(r) = 0

L MN 4O P  "   ( ! 2  

V (r) = −

Ze

2

r

L MN 4 MP   -  !  H " ,(  ! &(      +/  ( 0 $  % & H    IJ # "  3 ( $, '( )  Q 4 R "   ! 0H " 2  1 , $( !  1   #  " -  J

ψ

n

lm

(r, θ, ϕ) = u

n

l

(r)Y

l

m

(θ, ϕ),

L MN 4 NP +        1 , $( ! 

u

   H ! #   

l

   ( /  $#  # !

n

# ! S TU V T WXY 4

n = ν + 1 + l,

+  

ν = 0, 1, . . . l = 0, 1, . . .

L MN 4 Z P [ -   (  # %     +  3   ,# "  / +   " -  J\

E

n

= −

µe

4

Z

2

2¯h

2

n

2

= −

e

2

Z

2

2a

0

n

2

,

a

0

=

¯h

2

µe

2

,

L MN 4 ] P +   - 2

a

0

= 5, 29 × 10

9

( ! - #  &   ^     "     /     ,#, L "  _ `  )   P 4 a,#H0 H 

n

    - 3 

1, 2



4 b   $H + 

n

H  #  -& !   $ %H  #   ^ (

ν



l

0 (   ! U cdc X c S T e fg #     , # "  / + 4 R ^  I     "  $2  $  $, "   #-( ) " %#

n = ν + l + 1 ν l

 +   ( ! 

2l + 1

nazwa

 +   ( !  (2$#   

1

0 0

1

1s

1

2

0 1

3

2p

1 0

1

2s

4

3

0 2

5

3d

1 1

3

3p

2 0

1

3s

9

L MN 4 hP i   # "   $  J - 3 /  "  ^      ( ) , $  0H  (2$#     +   ( !  # -

n

2

:

n−1

X

l=0

(2l + 1) = 2

n(n − 1)

2

+ n = n

2

.

L MN 4 j P N M

(2)

[     # # $, ,#   -   + , 

u(r)

#     

u

n

l

- & # 3 V c W  V T  X  Tdc SS cT4  , $( !  -  , " - ## +    " -  J

ψ

n=1

l=0,m=0

=

1

 Z

a

0



3/2

2 exp



Zr

a

0



.

L MN 4 P R  #- -  #  / ,   " -#  !  - (      1 , $( !  1   # 

ψ

n=2

l=0,m=0

=



1

2a

0



3/2



2 −

a

r

0



exp



2a

r

0



Y

0

0

(θ, ϕ),

ψ

n=2

l=1,m=0,±1

=



1

2a

0



3/2

1

3

r

a

0

exp



2a

r

0



Y

1

0,±1

(θ, ϕ).

L MN 4 P '&   1 , $( !        4 5675 AC <B 9=A><A [/ ( # " 2# - 2 +  "     $  ( +       / ,  "    ,#,4  "  " $, !    +  "   -$  # + %#  + -

z,

)        / ,  ! &( "  ! , !" -  J

ˆ

H

0

= eEz = eEr cos θ = eErn

z

,

L MN 4O P +  

e > 0

L 2,  $  $   ,# -

−e

P 4   " - #   -$,-!    ,$# ( )     %#  (  #( )    #  $    # & K ( + 

~n

#   0 H    +         

n

z

 $ ! &0 ( #  &   ! -  1 $  0 H 

cos θ

!  -  " - & 1 , $( ! &

θ

 ( $,

0, π

4      # "   #-   3    ( ) , $,   K / , _ 1 $  - 2 +  "     $  ( +   $    -  , " - ## + 4 a      +  H  # ! -      "    # , +   3    ( ) , $,   / , _  1 $   - # 3  TU S T  cd   ! # -$ '  $4 b   -  %# #  / , ( )    (         +  #    ( ) , $     / , K  _  1 $  -( "     " %#    + ( ( )"  ! #  - 3! ,H # "   #-   3    ( ) , $,   / , _ L  #4 WVXV c  ! # -$ '  $ P 4  ( )  $    "  $2,  "    "   #- #  / ,  -    ,#, 

n =

2

0 +   #-3" , ! " (#%   +   ( !    #  +3 , 

l

 

m

4 [  ( $  !      / ,  -    " #    ! &(     + 

E

2

(0)

= −

me

2

8¯h

2

L MN 4OO P ! $

ψ

1

= ψ

n=2

l=0,m=0

,

ψ

2

= ψ

n=2

l=1,m=−1

,

ψ

3

= ψ

n=2

l=1,m=0

ψ

4

= ψ

n=2

l=1,m=1

.

R   #H #  $   # &(

n

z

      #        (  #     $  3  -    %H ( )

l

0

ˆ

H

0

H   J     #          $  3 

ψ

1



ψ

2,3,4

4 b   $#0 NN

(3)

"    #H

n

z

! - -$2 #&     ,$#  +   "       -# +  

m = 0

0 !       #    

ˆ

H

0

 

H

0

13

= (ψ

1

| ˆ

H

0

3

)

 

H

0

31

= H

0∗

13

4    , # " 2   ^ #   ,H  (  ^J  #         +     ($  4 R "   ! 0 H  "   #- & "  "  # $ 3     +  #  +  #    ( ) , $,   / , K  _    , !   #  (    #  ( $0$  %    (    ( )  +  # ( ) "  K %# "  ! , !  " -  J\

−E

2

(1)

0

H

0

13

0

0

−E

2

(1)

0

0

H

0∗

13

0

−E

(1)

2

0

0

0

0

−E

2

(1)

= 0.

L MN 4O M P b   $#0 "    #H   

m = 0

1 , $( !  $,  - -&   (# - 0 ( ) 

H

0

13

= H

0∗

13

≡ h

 %#    L MN 4O MP "  ! , ! " -  J

E

2

(1)2



E

2

(1)2

− h

2



= 0

L MN 4O NP (   ! (   #  &   

E

2

(1)

= 0, 0, −h, h.

L MN 4O Z P a  !  I    #  $    #   ^ ( !

E

2

(1)

= 0

\

0 0 h 0

0 0 0 0

h 0 0 0

0 0 0 0

a

b

c

d

= h

c

0

a

0

= 0.

L MN 4O ] P  #  &     +  %#    !  -

c = a = 0

4      #  " -  ! &

b



d

0 (  ( 0 H  #  $     #   ^ ( !

0

-& $ /  ( !    #  1 , $( ! 

ψ

2



ψ

4

4      -( "   ,   , +  ! & -   

l = 1



m = ±1

4  $   #2- 

E

2

(1)

= −h

  ! , !   #  &, ! &(%#   

h 0 h 0

0 h 0 0

h 0 h 0

0 0 0 h

a

b

c

d

= h

a + c

b

a + c

d

= 0.

L MN 4O hP  #  &     + %#    ! -

c = −a

0

b = d = 0

4     -      + 

E

2

(0)

− h

! - $ /  ( ! &   #&

a (ψ

1

− ψ

3

) = a ψ

n=2

l=0,m=0

− ψ

n=2

l=1,m=0

 ,

L MN 4O jP +  

a

#  (   #, $, , #  

a = 1/

2

4  , $( !3 1   #& -  ,     + 

E

2

(0)

+ h

H   #  ( J %#        + ( +  L MN 4O h P  , /  #, $,    +  K    ^ (  -  , L MN 4O jP\

1

2

1

+ ψ

3

) =

1

2

ψ

n=2

l=0,m=0

+ ψ

n=2

l=1,m=0

 .

L MN 4O P NZ

(4)

[  0$  %   ( ) # , -  %# L MN 4O j 0 MN 4O   H- &    +  3   ( , !  $

h

4 b  ( ) ( -#  #H    " #   ^     $# " (,#2-  ^ (-     #    K       +     ($  4 R-  !   !  -(        #    ^J ( / #

h

4    (  ,# " - ! # & " -  J 1 , $( !  1   #( )\

ψ

1

= ψ

n=2

l=0,m=0

=



1

2a

0



3/2



2 −

a

r

0



exp



2a

r

0



Y

0

0

(θ, ϕ),

ψ

3

= ψ

n=2

l=1,m=0

=



1

2a

0



3/2

1

3

r

a

0

exp



2a

r

0



Y

1

0

(θ, ϕ).

L MN 4O P ',$       (  ##  H - 3 #   

h = eE



1

2a

0



3

1

3

Z

0

drr

3

r

a

0



2 −

a

r

0



exp



a

r

0



h1, 0| n

z

|0, 0i .

L MN 4 MP .  3^J $&  #&    #         +     ($  

h1, 0| n

z

|0, 0i =

r 1

3

.

. 2$ 3     &#  (  " - #   ! &(

ρ = r/a

0

\

h = eE



1

2a

0



3

1

3

a

4

0

Z

0

dρ ρ

4

(2 − ρ) exp (−ρ)

= eE

a

0

24

(2 − 5) 4! = −3eEa

0

.

L MN 4 M O P  /  " - #  J!  - $0#   I  "  

E

#

 (0 "  3  ! &(0 H  O  O  N

( +

/

-\

h = −3 × 4, 8 × 10

10

(

( +

-n

300

( + -(

5, 29 × 10

9

(

= n × 0, 25 × 10

19

  +

= n × 1, 56 × 10

8



= 12, 48 × 10

6

1

(

,

L MN 4 MMP +   O  ( !  -   " #& !   - $&   #&    + 

(1



= 8 × 10

3

O  (

)

4 a      " %   3 ,

10

5

 ( 1 $  '  $   ! -( "      3 ,

10

4

 0  #  3 ( (    3  #   $ ^ (  ! H + 2 ^J  3  -    " - ##   #     "   

n =

2

4 5676 ? =< C : B? ;  ; <= > B @A G F ; = F @ b  ( ) ( - %#    ^   ^J -( + %2#  2#   ( &- $ 2# !   # 3  K   "     $  (  4  /   " - J  $H  ,( ) # "   ,  +  (  0,- -$# K  # J  " #     )      $  -( 

H =

1

2m



~p −

q

c

A(~r, t)

~



2

+ qV (~r, t),

L MN 4 MN P N ]

(5)

+  

q

! - 2, $   ( &- $0   ^

c

"  3 $ ^ ( & ^ #    24 R "   ! 0 H  "     $ K  (     +  (  #  H  ! &- 3 "    "   ( ! 2 # -3" , ! &( -" -% /\

~

E = −

1

c

∂ ~

∂t

A

− ~

∇V,

B = ~

~

∇ × ~

A.

L MN 4 MZP [   ( 3^J  $  (   "   - #   "  / %#0  ( 3^J  #     ! &( "   ( ! 2#  $   K #

~

A

    !  - 3 " - -$#  # J 0 +  H "   ( ! 2

~

A

!  -1 , $( ! &

~r

0

~r

  $,  , !    "       "3 ,4 a " (& " ( )    , " - ,    0 /  $#  #  "      K     / 2 )   #-$4  %#(

-

~p −

q

c

A(~r, t)

~



2

→ ˆp

2

+

q

2

c

2

A

ˆ

2

q

c



p · ˆ

ˆ

A + ˆ

A · ˆp



= −¯h

2

~

2

+

q

2

c

2

A

~

2

+ i

q¯h

c

 ~

∇ · ~

A



+ 2 ~

A · ~



.

L MN 4 M] P '  &

ˆ

H = −

¯h

2

2m

~

2

+ i

q¯h

2mc

 ~

∇ · ~

A



+ i

q¯h

mc

A · ~

~

∇ +

q

2

2mc

2

A

~

2

+ qV.

L MN 4 MhP     R      , #,  2 , - 2 +  "     +  ( +  " #, !       K +  -  %# #  &  ( ) 4 ' " % / , !    / ( J 3   3 # "   #-   3    ( ) , $,   / , _ 4     (  , ! $   / ,    "  !       $   #& #

ˆ

A

( 3^J L MN 4 Mh P\

ˆ

H

0

= −i

e¯h

2mc

h ~

∇ · ~

A



+ 2 ~

A · ~

i

,

L MN 4 Mj P +     2,  $

q

"  ! 3  ^  2,  $  $   ,

q = −e, e > 0.

'  2 "     +  ( 

~

B

 " -# ! - "   ( ! 2  

~

A =

1

2

B × ~r.

~

L MN 4 M P    (#  ^ ( 

B

i

=

 ~

∇ × ~

A



i

=

1

2



ijk

j



klm

B

l

r

m

=

1

2

B

l

il

δ

jm

− δ

im

δ

jl

) δ

jm

= B

i

.

R   #H

~

∇ · ~

A =

1

2



klm

B

l

k

r

m

= 0,

#  #   L MN 4 MjP " -  !   $, +  (2 \

2 ~

A · ~

∇ =

i

¯h

 ~

B × ~r



· ˆp =

i

¯h

B · (~r × ˆp) =

~

i

¯h

B · ˆ

~

L.

Nh

(6)

     ,   , -

ˆ

H

0

=

e¯h

2mc

1

¯h

B · ˆ

~

L.

L MN 4 M P    $ ^J

µ

B

=

e¯h

2mc

= 9, 27 × 10

21

  + -

= 9.2740154 × 10

24

 

= 5.78838263 × 10

5

  L MN 4 N P # Td X c X c  S T4 [     " # H ! )        ^ (-2 #  &  $  $  -(   ,( )   $   ,  2, $,

−e

 "  3 $ ^ ( &

v

"   / (  $2#  !  "   ,

r

#$%2 ( 3 H$ +  ! & 4  $H ! ( ) #    ( -# ! ,$2 "    K  $    # &  "  !  $H  , ^      "  ( -      "   # +  ,$2, ! - %#    ,4     - , ^      "     +  (  " ( )  &(    g WV  SY U  c f c W c SX  !  - %H       L "  3  ! 0 H  "  & ! $  /   $   H    !   " 2   #$  , $, "   (#   ,( ) ,  $   , P 4   3 H   "  &, +  #  "    ,( )  $   ,      ^J 2, $,0 $  %  "  " 2# "       " , $   /    # ( & + , - $, 4  $   # ( & + , - $,  # $ , ! 

v/ 2πr

 /   %#0   

I =

ev

2πr

.

L MN 4 N O P

r

v

L

r

I

e

µ = −−

evr

2

c

n

z

 -,  $ O \      +  (   $   , " ,-  ! &( +  -  "  / (  $2#  ! 4 R 3   "  &    " #   ( ) 

S

+  , ! "     +  ( 

~

B

0$  %   ,H( )   K + 2 ^ ( # + &  ! $ "    "     +  ( +     (   "   # 

~µ =

I

c

S,

~

L MN 4 N M P +  

~

S

! - -$  #        " #   ( ) 0 "  (  !+ $  ,  $ #   #  +3 K    $  , $, "  &, #  (  S cd T S   S T   SgX c f 4   "   #   "    -"  " $,

S = πr

2



µ =

evr

2c

=

e

2mc

mvr =

e

2mc

L,

L MN 4 NN P Nj

(7)

+  

L

! - #   ^ ( &    , "3 ,  $   ,4 R   #H  $   " ,- - 3 #$  , $, "   (#   H "  &0#  &  $ L MN 4 NNP H     " - J #  $  #

~µ = −

2mc

e

L.

~

L MN 4 NZ P a# % J  ,# +3 0H 

−e

! - 2, $    $   ,4 a  # % L MN 4 MP H   "  " - J  + %   

ˆ

H

0

= − ~

B · ~µ,

L MN 4 N ] P +  

!  -  c S T  S c    ,  +  ( + ( &- $0

ˆ

H

0

    "   ( ! 3  c S T  S T    +   2#      , "   # +  "     +/ (  

~

B

4 b   "   

~

B

-$  # + # 2,H -

z

     (  # 3  -  

ψ

nlm

! - /  " -   / (   

hn, l, m| ˆ

H

0

|n, l, mi = mµ

B

B ,

L MN 4 NhP +  

m µ

B

! -      +  (     , # -   

|n, l, mi .

     0H  "     + (    , #, , +  ! & -( "   , # -  " , "  " ( !      

B



m

4 a ! # -$ a    $ " $, ! - 3 # "  " $, ,#  +3      -"  ,  $   ,4 N

Cytaty

Powiązane dokumenty

Co więcej, monada Leibniza wyposażona jest w percepcje, a więc pewne zdolności natury zmysłowej i być może rozumowej (czego trudno się dopatrzeć w koncepcji atomistów), a

•Zasada Francka – Condona: zmiany stanów elektronów znacznie szybsze od przemieszczeń jąder. •Zasada Borna – Oppenheimera: elektrony nadąŜają za jądrami -

Copyright © Springer-Verlag, The Physics of Atoms and Quanta by Hermann Haken and Hans Christoph Wolf Copyright © for the Polish edition by Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa

(równanie Schrődingera dla atomu wodoru, separacja zmiennych, stan podstawowy 1s,.. stany wzbudzone 2s i 2p, liczby kwantowe elektronu w atomie wodoru,

Według Bohra w jądrze atomu znajdują się protony, a wokół jądra poruszają się po wyznaczonych orbitach elektrony.. Elektron nie może się poruszać w dowolnej odległości

Elektron może poruszać się po takiej orbicie dla której moment pędu jest.. równy wielokrotności

Elektron może poruszać się po takiej orbicie dla której moment pędu jest.. równy wielokrotności

Elektron może poruszać się po takiej orbicie dla której moment pędu jest.. równy wielokrotności