Bài giảng Vật lý đại cương 3 - Chương 7: Vật lý nguyên tử

Bài giảng Vật lý đại cương 3 - Chương 7: Vật lý nguyên tử cung cấp cho học viên các kiến thức về nguyên tử Hydro; nguyên tử kim loại kiềm; spin của điện tử; trạng thái và năng lượng điện tử trong nguyên tử; cấu tạo bội/tế vi của vạch phổ; khái niệm về hệ thống tuần hoàn Menđêleep;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương 3 - Chương 7: Vật lý nguyên tử Bμi gi¶ng VËt lý ®¹i c−¬ng T¸c gi¶: PGS. TS §ç Ngäc UÊn ViÖn VËt lý kü thuËt Tr−êng §H B¸ch khoa Hμ néi Ch−¬ng 7 VËt lý nguyªn tö 1. Nguyªn tö hydro z ChuyÓn ®éng cña ®iÖn tö e 2 trong nguyªn tö hydro Ze θ r - U=− 1.1 Ph−¬ng tr×nh 4πε 0 r 0 + y Schrodinger ϕ x 2m Δψ + 2 ( E + Ze 2 )ψ = 0 ψ = ψ( r , θ, ϕ) h 4πε 0 r x=r.sinθcosϕ y=r.sinθsinϕ z=rcosθ 1 ∂ 2 ∂ψ 1 ∂ ∂ψ (r )+ 2 (sin θ ) + r ∂r 2 ∂r r sin θ ∂θ ∂θ 1 ∂ ψ 2m 2 Ze 2 + 2 (E + )ψ = 0 r sin θ ∂ϕ 2 2 2 h 4πε 0 r ψ = R ( r ) Y ( θ, ϕ) 2 2 1 d 2 dR 2mr Ze (r ) + 2 (E + )=λ R dr dr h 4πε 0 r 1 ∂ ∂Y 1 ∂2Y (sin θ )+ = −λ Y sin θ ∂θ ∂θ Y sin θ ∂ϕ 2 2 R = R nl ( r ) Y = Ylm ( θ, ϕ) λ = l(l + 1) ψ nlm = R nl ( r ) Ylm ( θ, ϕ) n= 1, 2, 3, ...Sè l−îng tö chÝnh l = 0, 1, 2, ...n-1 Sè l−îng tö quÜ ®¹o m = 0,±1,±2,...,± l Sè l−îng tö tõ Zr 1 − Z 3/ 2 a0 − R 1,0 = 2( ) e Y0,0 = ( 4 π) 2 a0 4 Rh R = m ee 15 −1 En = − 2 = 3, 27.10 s n 4π( 4πε 0 ) h2 4 H»ng sè Ritbe 1.2 C¸c kÕt luËn: a. N¨ng l−îng gi¸n ®o¹n: L−îng tö ho¸ b. N¨ng l−îng Ion ho¸ E=0-E1=Rh=2,185.10-18J=13,5eV c. Tr¹ng th¸i l−îng tö: ψ n ,l ,m ( r , θ, ϕ) = R nl ( r ).Ylm ( θ, ϕ) l Tr¹ng th¸i n, l , m. n=1 c¬ së, 0 s n>=2 møc suy biÕn n2 1 p n −1 2 d ∑ l =0 ( 2 l + 1) = n 2 3 f d. MËt ®é x¸c suÊt t×m h¹t X¸c suÊt t×m h¹t theo thÓ tÝch: ∫ | ψ | dv = ∫ | ψ nlm ( r, θ, ϕ) | r sin θdrdθdϕ 2 2 2 X¸c suÊt t×m h¹t theo dϕ dr b¸n kÝnh: . ∫ 2 2 R ( r nl ) r dr dθ MËt ®é x¸c suÊt theo b¸n kÝnh 2 Zr − 2 2 Z 3 a0 ρ1,0 = R 1,0 .r = 4( ) e .r 2 a0 dρ1,0 Z 3 − 2 Zr a0 Zr ρ1,0 ( r ) = 4( ) e .2r (1 - ) = 0 dr a0 a0 §èi víi H, Z=1 cã r=0 vμ r=a0. r e. Gi¶i thÝch quang phæ H a0=0,53.10-10m Cùc tÝm B¸n kÝnh Bohr 1 1 υ = R ( 2 − 2 ) Liman υ = R ( 1 − 1 ) Perfund Hång ngo¹i! 1 n 52 n 2 ∞ 1 1 υ = R ( 2 − 2 ) Bracket n=6 4 n O 1 1 N n=5 υ = R ( 2 − 2 ) Pasen n=4 3 n M n=3 1 1 L n=2 υ = R ( 2 − 2 ) Banme 2 n K n=1 ¸nh s¸ng nhÝn thÊy 2. Nguyªn tö kim lo¹i kiÒm 2.1. N¨ng l−îng cña ®iÖn tö ho¸ trÞ trong nguyªn tö kim lo¹i kiÒm - - - - - - + + - - + - - - - - - - H Li Na §iÖn tö ho¸ trÞ t−¬ng t¸c víi h¹t nh©n vμ c¸c ®iÖn líp trong (víi lâi nguyªn tö) N¨ng l−îng tÝnh t−¬ng tù nh− cña H vμ thªm phÇn bæ chÝnh Δ l Rh Wnl = − (n + Δ l )2 Δ l phô thuéc vμo sè l−îng tö l vμ nguyªn tè Z Nguyªn tè Δs Δp Δd Δf 3 Li -0,412 -0,041 -0,002 0 11 Na -1,373 -0,883 -0,010 -0,001 37 Rb -3,195 -2,711 -1,233 -0,012 3D n=3 3P 3S 2P n=2 2S n=1 1S 2.2. Tr¹ng th¸i vμ møc n¨ng l−îng bÞ t¸ch n l Tr¹ng th¸i Møc n¨ng l−îng Líp 1 0 1s 1S K 2 0 2s 2S L 1 2p 2P 3 0 3s 3S M 1 3p 3P 2 3d 3D 2.3. Quang phæ cña kim lo¹i kiÒm Khi ph¸t x¹ photon: §iÖn tö chuyÓn tõ møc cao xuèng thÊp h¬n Vμ Δl = ±1 5P 5S 4F ...