Bài giảng Lý: Chương 4. Nguyên tử

Ngay khi vừa mời ra đời lý thuyết lượng tử đã được ứng dụng để giải quyết bài toán nguyên tử, là lĩnh vực mà lý thuyết cổ điển (cơ học, điện từ học) không giải thích được. Trong chương này chúng ta sẽ khảo sát phương trình Schroedinger cho electron trong nguyên tử; xem xét các kết quả chính nhận được khi giải phương trình này; rút ra những kết luận và so sánh với kết quả thực nghiệm. Để đơn giản, chúng ta sẽ chỉ xét trường hợp nguyên tử một electron....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Lý: Chương 4. Nguyên tử Chöông 4 NGUYEÂN TÖÛ Ngay khi vöøa môøi ra ñôøi lyù thuyeát löôïng töû ñaõñöôïc öùng duïng ñeå giaûi quyeát baøi toaùn nguyeân töû, laølónh vöïc maø lyù thuyeát coå ñieån (cô hoïc, ñieän töø hoïc)khoâng giaûi thích ñöôïc. Trong chöông naøy chuùng ta seõ khaûo saùtphöông trình Schroedinger cho electron trongnguyeân töû; xem xeùt caùc keát quaû chính nhaän ñöôïc khigiaûi phöông trình naøy; ruùt ra nhöõng keát luaän vaø sosaùnh vôùi keát quaû thöïc nghieäm. Ñeå ñôn giaûn, chuùngta seõ chæ xeùt tröôøng hôïp nguyeân töû moät electron. 1 Nguyên tử và quang phổ nguyên tử• Nguyên tử• Khái niệm Hy Lạp về nguyên tử • Vào năm 440 BC, Leucippus phát biểu đầu tiên về khái niệm nguyên tử và được, Democritus (c460-371 BC) phát triển • Các điểm cần chú ý của thuyết nguyên tử. • Tất cả các vật chất được tạo bởi nguyên tử, mà quá nhỏ để có thể nhìn thấy. Những nguyên tử này không thể phân chia thành những phần nhỏ hơn. • Giữa các nguyên tử là khoảng trống. • Nguyên tử rắn tuyệt đối. • Các nguyên tử đồng nhất và không có cấu trúc bên trong. • Các nguyên tử khác nhau ở kích thước, hình dạng và khối lượng. 2 Nguyên tử và quang phổ nguyên tử• Aristotle (384-322 BC)• John Dalton 1803-1807 • Tất cả các vật chất được tạo từ hạt rất nhỏ gọi là nguyên tử • Tất cả các nguyên tử của nguyên tố xác định có cùng tính chất hóa học được quy định bởi nguyên tố đó • Các nguyên tử có thể thay đổi con đường mà chúng kết hợp nhưng không thể được tạo ra hoặc phá vỡ trong phản ứng hóa học. 34 QUANG PHỔ NGUYÊN TỬ HIDRO• Quang phổ nguyên tử • Khi phóng điện liên tục vào trong hyđro dưới áp suất thấp thì thu được quang phổ vạch đơn giản. • Quang phổ vạch hydro cũng có ba vùng: • Vùng quang phổ nhìn thấy có 4 vạch rõ đó là dãy Balmer (J.Balmer 1825-1891, người Thuỵ Sỉ). • Vùng tử ngoại và vùng hồng ngoại ( xem hình ) • Càng xa vạch H  về phía có bước sóng ngắn khoảng cách giữa 2 vạch kề nhau càng bé dần nên những vạch ở cuối dãy nằm sít nhau khó trông thấy. Trong quang phổ hyđro ngoài dãy Balmer còn có 4 dãy nữa: • Dãy Laiman ở trong vùng tử ngoại và 3 dãy nằm trong vùng hồng ngoại là Paschen, Brackett và Pfund. 5Phổ nguyên tử Hydro ©The McGraw-Hill Companies. Permission required for reproduction or display 6 Phương trình Schrodinger• Mục tiêu: Giải phương trình Schrodinger để tìm ra hàm ψ, xác định trạng thái của hạt vi mô • Mỗi  ứng với một ORBITAL — vùng không gian tìm thấy electron. •  không mô tả chính xác vị trí của electron. • 2 cho biết xác suất tìm thấy electron tại một vị trí xác định. 7 HÀM RIÊNG & TRỊ RIÊNG TOÁN TỬ L   DẠNG TOÁN TỬ : L  [ .x.P] ˆ ˆ ˆ r ˆ Lx ˆ Ly ˆ Lz ˆ  iy   (iz.  }  i( y   z  ) Lx ˆ x ˆ y ˆ z z y z y     i  i  i x y z Ta lưu ý các hệ thức không giao hoán:không xác định chính xác đồng thời. zKết luận các thành phần của L là L , L  iL ˆ ˆ x  ˆ y  ˆ ˆCác toán tử đó KHÔNG cùng hàm L x , L y  iL zriêng  ˆ  ˆ ˆ  ˆ L y , L z  iL x L , L   0 và các hệ thức giao hóan: ˆ ˆ 2 L , L   0 2 zKết luận các thành phần của L và L ˆ ˆ ...