"новая" квантовая теория Содержание
Проблема атомных спектров получила принципиальное решение в планетарной модели атома Резерфорда-Бора. Бор постулировал, что электроны при переходе с одной орбиты на другую излучают свет. Его частота выражается формулой:
v=(Ei-Ej)/h,
где h - постоянная Планка, v - частота фотона, Ei и Ej - энергия на исходной и конечной орбите соответственно.Но величина энергии не полностью определяет орбиту. При одной и той же энергии у электрона могут быть разные значения момента импульса (момента количества движения), и это выражается в изменении формы орбиты (круговая или эллиптическая). Изначально Бор предположил, что и момент импульса принимает лишь дискретные значения.
Арнольд Зоммерфельд выдвинул идею пространственного квантования момента импульса: вектору момента разрешается иметь только некоторые значения и только некоторую ориентацию в пространстве. Точнее говоря, квадрат момента может быть равен только
(h/2п)l(n+1),
где l - целое число (в интервале от 0 до n-1),
а проекция вектора момента на какую-либо ось - только(h/2п)m,
где m - целое число (в интервале от -l до +l).
В итоге орбиты электронов в атоме классифицируются тремя целыми числами (квантовыми числами) n, l и m, где n - главное квантовое число, l - орбитальное квантовое число, а m - магнитное квантовое число.Слово "магнитное" входит в определение квантового числа m, потому что оно характеризует величину магнитного поля, создаваемого при вращении электрона вокруг ядра.
В 1925 г. Вольфганг Паули сформулировал знаменитый принцип запрета: на каждой атомной орбите может находиться не более двух электронов. Следовательно, для полной классификации допустимых состояний электронов в атоме кроме n, l, и m требуется дополнительное квантовое число, принимающее одно из двух возможных значений. В качестве такого числа берётся ms со значениями -1/2 и +1/2. В том же 1925 г. голландец Ральф Крониг и независимо от него американские физики Джордж Уленбег и Сэмюэль Гаудсмит предположили, что электрон вращается ещё и вокруг собственной оси. Внутренний момент импульса, связанный с этим вращением, назвали спином (от англ. spin - "вращение"), а момент связанный с вращением вокруг ядра, - орбитальным моментом. Величина спина электрона составляет h/4п, а его возможные проекции на выбранную ось равны (h/2п)ms, т. е. -h/4п или +h/4п.
Все эти квантовые числа используются при распределении электронов в атоме по электронным слоям.