Физический смысл магнитного и спинового квантовых чисел.

Date: 2015-10-07; view: 640.

Вопрос 8

Магнитное квантовое число имеет смысл во внешнем магнитном поле Земли, которое, как правило, всегда существует. Оно определяет ориентацию конфигураций в пространстве и характеризует «разрешенные» законами квантовой механики ориентации орбиталей во внешнем магнитном поле. В отсутствии внешнего магнитного поля энергетические уровни в атоме с разными магнитными числами имеют одинаковую энергию – они вырождены.

Физический смысл магнитного квантового числа заключается в следующем. В спектрах атомов, помещенных во внешнее магнитное поле, обнаруживается дополнительное расщепление спектральных линий. Возникновение новых близколежащих линий свидетельствует о том, что в магнитном поле энергия электронов изменяется. Но это возможно только в случае различной взаимной ориентации электронных облаков. Обнаружилось, что все s-подуровни в несильном постоянном магнитном поле не расщепляются. Это говорит о том, что s-электронное облако имеет шаровую симметрию (рис. 2.3, а). р-подуровни расщепляются в магнитном поле на три близкие линии. Это указывает на три различных типа ориентации р-облаков в пространстве. Расчеты показывают, что область максимального значения квадрата волновой функции р-орбиталей имеет форму, напоминающую гантель (рис. 2.3, б). Так как возможны три различных направления р-орбиталей в пространстве, то удобно их расположить вдоль координатных oceй и обозначить рx, ру и рz.бd-подуровень дает в магнитном поле пять близколежащих линий, что указывает на пять различных способов их ориентации в пространстве (рис. 2.1, в). Форма d-облаков значительно сложнее формы р-облаков. Четыре d-облака схожи по внешнему виду между собой, каждое из них как бы составлено из двух расположенных под прямым углом гантелей.

Спиновое квантовое число (спин электрона) в первом приближении характеризует собственное (не орбитальное) внутреннее движение электрона и отражает сложное, не во всем понятное физическое явление.