naf-st.ru naf-st.ru naf-st.ru naf-st.ru
 
Поиск по сайту
 

Принцип запрета Паули или еще раз про спин


Строение атома. Часть финальная К содержанию Внутри атома
Page copy protected against web site content infringement by Copyscape

Рассмотрим атом гелия. Он следующим идет в таблице Менделеева за атомом водорода. Ядро гелия, как известно, состоит из двух протонов и двух нейтронов, а значит в четыре раза тяжелее ядра водорода. Два протона в ядре позволяют удерживать в атоме гелия два электрона.

Для начала предположим, что в атоме имеется всего один электрон. Подобный атом называется ионом. Не будем проделывать всякие там вычисления. Поверьте на слово: радиус атома получается в два раза меньше, чем у атома водорода.

Поскольку атом гелия с одним электроном ведет себя как положительно заряженный объект (в ядре два протона), он может удержать около себя еще один электрон, все расчеты для которого будут теми же самыми, что и для первого, чего мы делать опять-таки не будем, а поверим на слово. Каждый из двух электронов в атоме гелия будет иметь одну и ту же величину энергии, н а дальше можно определить и все остальное.

Вроде бы все логично, но есть один нюанс. Как мы ранее установили, электрон сам по себе обладает некоторым, так сказать, собственным моментом количества движения, у которого проекция равна , называемый спином. Этот спин имеет не только величину, но и направление. Когда электрон сам по себе, спин может быть направлен в любую сторону, совершенно не важно в какую. Но это пока электрон один. А если их два, как в атоме гелия, оба электрона, обладающие одним и тем же количеством движения, занимают в атоме одно и то же пространство. Они просто перемешиваются, и никак нельзя определить, где кончается один и начинается другой. Электрон растворяется в электромагнитном поле, как сахар в чае. Но у одного электрона проекция спина и у другого тоже . Если эти спины еще и направлены в одну сторону, то они складываются и получается целое . А мы уже точно знаем, что если где-то у какого-то объекта момент количества движения изменяется на величину , должно произойти событие. В данном случае событие состоит в том, что атом разваливается. Один, а то и оба электрона его покидают. Собственно, не покидают. Просто электрон никогда не примет состояния с данным количеством движения, если в этом состоянии уже находится другой электрон с таким же точно направлением спина.

Только что написанное в науке известно, как принцип запрета Паули. Вольфганг Паули определил: в одном и том же состоянии не может находиться более двух электронов, да и то при условии, если их спины направлены в противоположные стороны. Принцип запрета Паули справедлив не только для электронов, но и для всех объектов с полуцелым спином. Для таких, у которых спин равен 1/2, 3/2, 5/2 и так далее от . У протона, кстати, спин тоже равен . Поэтому в атоме водорода может быть не любой электрон, а только такой, у которого спин направлен противоположно спину протона.

Определить состояние электрона - это значит определить его энергию и направление спина. Совершенно бессмысленно, к примеру, говорить, где находится электрон. Когда электрон один, он находится везде, где находится его электромагнитное поле. А это значит, действительно везде. Ведь поле простирается в бесконечности. Когда электрон в атоме, он занимает, казалось бы, меньше места, но это тоже не совсем правильно. Ведь радиус атома - только некоторый средний размер той области пространства, которую занимает электрон. Можно определить область, где находится большая часть электрона. В частности, радиус атома - это и есть средний размер такой области. Только не надо думать, что слова "большая часть электрона" означают, что электрон можно разделить на части. На части можно поделить (да и то мысленно) ту область пространства, которую электрон занимает.

Page copy protected against web site content infringement by Copyscape
Строение атома. Часть финальная К содержанию Внутри атома
Новости:




 

copyright © 2003-2017 naf-st.ru, info@naf-st.ru
При полном, либо частичном цитировании материалов сайта naf-st.ru ссылка (для интернет изданий гиперссылка) обязательна!!! Будьте взаимовежливы!

Хостинг «Джино»
Карта сайта
Поиск по сайту
Помощь
Новости
Обратная связь
Карта сайта
Поиск по сайту
Помощь
Новости
Обратная связь