11. előadás Atomfizika
A teljes elektromágneses spektrum
A hőmérsékleti sugárzás Prevost-tétel (1809): Minden test minden hőmérsékleten sugároz, környezetének hőmérsékletétől függetlenül. Kirchoff-törvény (1860):
A feketetest-sugárzás törvényei Stefan (1878) – Boltzman (1884) Wien-féle eltolódási törvény (1893)
Nem hőmérsékleti sugárzás (atom és molekulaszínképek) A spektroszkóp
Folytonos és vonalas színképek
Csillagszínképek
A színképek osztályozása
A hidrogén atom színképe A Balmer-formula
A hidrogén atom színképe
Az atom energiaszintjei (a „term”-ek)
Atommodellek
A Borhr-modell Posztulátumok: Léteznek stacionárius pályák; W1<W2<W3<… Ezeken a pályaimpulzusnyomaték a Planck-állandó egész számú többszöröse A kisugárzott/elnyelt frekvencia
A Borhr-modell
A színképvonalak finom szerkezete, ellipszispályák Sommerfeld: az elektronpályákra két kvantálási feltétel Sugár - n Excentricitás - k Relativisztikus modell: az energiaszintek felhasadnak, de nem tapasztalunk olyan sok színképvonalat => kiválasztási szabály: S – sharp P – principal D – diffuse F – fundamental (téves) rozettapálya
Zeeman-effektus (1896) Mágneses térben sugárzó atomok színképvonalai felhasadnak Stark-effektus (1913) Elektromos térben sugárzó atomok színképvonalai felhasadnak - a keringő elektron köráramot jelent => mágneses dipólus - keringés => impulzusnyomaték - mágneses dipólus + külső mágnese tér => forgatónyomaték - forgatónyomaték + impulzusnyomaték = > precesszió
A spin Goudsmith és Uhlenbeck Mintha a keringő elektron maga is egy pörgő mágnes lenne - az elektronnak saját impulzus és mágneses nyomatéka van.
A kvantumszámok rendszere A Pauli-elv Egy kvantummechanikai rendszerben két mikrorészecske minden kvantumszáma nem egyezhet meg.
Az elemek periódusos rendszere Az összes férőhely száma = 2n2
A kvantummechanikához vezető út A deBroglie féle anyaghullámok
A Schrödinger-egyenlet (1926) Keressük azt a differenciálegyenletet, aminek a megoldása az anyaghullámot leíró egyenlet Erwin Schrödinger (1887 – 1961) Lánczos Kornél (1893 - 1974) Werner Heisenberg (1901 - 1976) matrixmechanika
Fizikai rendszer – hullámfüggvény Fizikai mennyiség – operátorok Az operátorok alakja: Schrödinger - differenciáloperátorok Heisenberg - matrixok
Speciális esetek Szabad részecske Dobozba zárt részecske síkhullám energiája tetszőleges Dobozba zárt részecske állóhulám energiája kvantált
Parabolikus potenciál állóhulám energiája kvantált Hiperbolikus potenciál
Atomi elektronpályák
Van der Vaals potenciál (molekulák) állóhulám energiája kvantált Periódikus potenciáltér (kristályok)
Heisenberg-féle határozatlansági relációk