Электронның спині және магниттік моменті

Электрон меншікті механикалық импульс моменті спинге ие. Спин Штерн және Герлах тәжірбиелерінде, яғни күшті біртекті емес магнит өрісі арқылы s-күйде орналасқан сутегі атомының жіңішке шоғыры өткен кезде байқалады. Бұл күйде l=0, импульс моменті L = _l(l+1)=0 және магнит өрісі атомның қозғалысына әсер етпеуі қажет. Бірақ та атомдар шоғыры екі шоғырға ажырайды, олай болса электронның орбиталды қозғалысына тәуелсіз механикалық моменттің кеңістік квантталуы байқалады.

Көбіне электронның спинін қатты шардың өз өсінен айналуымен байланысқан импульс моменті деп елестетеді, бірақ мұндай модель өте қате нәтижеге әкеледі электрон бетіндегі сызықтық жылдамдық жарық жылдамдығынан 200есеге артады.

Сондықтан электронның спинін бөлшектің массасы, ал зарядталған бөлшектің – заряды болатыны сияқты, олардың тағы спині бар деп микро-бөлшектің ішкі ажырамаған кванттық қасиеті ретінде қарастыру керек.



заңымен квантталады, мұндағы s – спиндік кванттық сан. Спиннің L проекция-сы L векторы 2s+1 бағытта бола алатындай квантталады. Штерн және Герлах тәжірибелері спинның екі бағыты болатынын байқады, яғни 2s+1 = 2, осыдан s = ½ .



Сонымен атомдағы электронның күйі төрт кванттық сандар жиынтығымен анықталады:

Бас кванттық сан n ( n =1,2,3,...)

Орбиталды кванттық сан l (l = 0,1,2,...(n - 1 ))

Магниттік кванттық сан m (m =0,-l,..., -1,0,1,..., +l)

Магниттік спиндік m (m =+ ½, -1/2)

1. 
   Қатты денелердің зоналық теориясының элементтері
   

Зондық теорияның негізінде адиааталық жуықтау жатыр, онда атомның ядросы қозғалмайды деп есептейді.

Кванттық-механикалық жүйе ауыр және жеңіл бөлшектерге, яғни ядролар және электрондарға бөлінеді. Бұл бөлшектердің массасы және жылдамдықтарында едәуір айырмашылық болатындықтан,электрондар қозғалмайтын ядроның өрісінде қозғалады, ал баяу қозғалатын ядро барлық электрондардың өрісінде орнласқан деп есептеуге болады. Кристалдық тордың түйініндегі ядро қозғалмайды деп қабылдай отырып, электрондардың қозғалысы ядролардың тұрақты периодтық өрісінде қарастырылады.

Әрі қарай өздігінен келісілген өрісті (самосогласованное поле) жуықтау қолданылады. Берілген электронның барлық басқа электрондармен әсерлесуі оған деген стационар электр өрісінің әсерімен алмастырылады. Бұл өріс барлық басқа электрондар және басқа ядролар зарядтарының кеңістікте орташала-нуынан жасалады.

Кванттық механикаға сәйкес еркін электрондар кез келген энергияны ием-денеді – олардың энергетикалық спектрі үздіксіз. Ал атомдағы электрондар энергияның белгілі бір дискретті мәндеріне ие. Қатты денеде электрондардың энергетикалық спектрі өзгеше, ол тиым салынған энергетикалық зона деп аталатын тиым салынған энергия мәндерімен бөлінген жекеленген тиым салынбаған энергетикалық деңгейлерден тұрады. Тиым салынған энергетикалық зонада электрондар болмайды.

2. 
   
   жүктеу 3,08 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: