Microsoft Word maruza matn atom

1s у Shtern va Gerlax tajribasi Л
		-#Г2з

Atom fizikasi quyidagi jarayonlarni o’rganadi: atom yadrosi atrofida elektronlarning qobiqlar bo’yicha taqsimotini; atomdagi elektron chiqishida sarflanadigan energiyani; atomga elektron qo’shilishida yutulgan energiyani; elektronning bir energetik sathdan ikkinchi energetik sathga o’tishda sarflanadigan energiyani. m -2	-1	0 ++	1	2 +t '=^2 101
M-qobiq _ n=3 ^P				l=1 6 > 18
S		If		l=0 2 J
N-qobiq ^P		++		^l=^1 6 'I
n=2 S				l=0 ^2 J *
K-qobiq S n=1		If		l=0 2

1921-yilda O.Shtern atom magnit momentini tajribada oMchash g‘oyasini taklif qildi. Bu taklif 1922-yilda V.GcrIax bilan birgalikda tajribada amalga oshirildi. Shtcrn va Gcrlax tajribasida magnit maydonida vodorod atomlari dastalarining ajralishi, ya’ni atom energetik sathlarining ajralishi birinchi marta kuzatildi. Bu tajribada vodorodning neytral atomlari dastasi bir jinsli boMmagan magnit maydonidan o‘tkaziladi. Bir jinsli boMmagan maydonda atomlarga maydon tomonidan

F = -}'rad II = ^rad{f.iH), (6.69)

kuch ta’sir qiladi. Bunda // - atomning magnit momenti, H - magnit maydon kuchlanganligi. (6.69) formulada ifodalangan kuch magnit maydonida atomlar dastasini alohida komponentalarga ajratadi. Tajriba qurilmasi 6.9 va 6.10- rasmlarda kcltirilgan.

Vakuumga joylashtirilgan 5 va jV magnit qutblari uchlari orasida bir jinsli boMmagan magnit maydon hosil qilinadi. Kuchli bir jinsli boMmagan magnit maydon pichoq shaklidagi S qutbi yaqinida boMadi. Pechda bugMantirib hosil

qilingan vodorod atomlari dastasi hosil qilingan bir jinsli bo‘lmagan maydonda v o‘qi bo‘ylab yo‘naltiriladi. Magnit maydonda atomlar dastasining z o‘qi bo‘ylab ajralishi kuzatiladi. Bu ajralishni П ckranda kuzatish mumkin (6.10-rasm). z o‘qi bo‘yicha atomlar dastasiga ta’sir etuvchi kuch: (6.70) „ cH, cH^ дН. F. = + и,- ^ ^ tlB J:	s
. T
	N

S qutbi pichoq shakli ostidagi yz tekisligida faqat tashkil etuvchigina noldan farq qiladi: H.pichoq


6.10-rasm

6.9-rasm sliaklidagi 5 magnit qutbiga yaqinlanishda tcz ortib

boradi. (6.70) ifodadagi boshqa hadlar atomlar dastasining .v=0 tekislikdan siljishi- dagina paydo boMadi. Shunday qilib, atomlar dastasiga ta’sir etuvchi asosiy kuch:


„ дН.
F. = p. —
* * &


(6.71)


F. kuchning kattaligi ga bogMiq. kuch ta’sirida bunday magnit maydonidan o‘tgan atomlar dastasi pichoq yaqinida alohida komponcntalarga ajraladi. Ajralgan komponentalar soni atom magnit momentining mumkin boMgan proyeksiyalari soniga teng bo’lishi kerak.

Shtem va Gerlax tajribalarida vodorod atomlarining dastasi ikkita

komponcntalarga ajraladi. Bu csa atomlar dastasining ajralishiga sabab boMgan atomning magnit momcnti magnit maydon yo‘nalishida ikkita proycksiyaga cga bo‘lishini ko‘rsatadi. Bu proyeksiyalarga tegishli boMgan kvant soni w, bilan belgilanadi va nis faqat ikkita qiymatni qabul qilishi aniqlandi. Shtem va Gerlax tajribalarida atomning magnit momenti proyeksiyasi ning kvantlanishi ko‘rsatildi

Shtem va Gerlax f, = kattalik qiymatini va atomlar dastasining nechta

dz

komponcntaga ajralishini bilgan holda clcktronning xususiy aylanishiga tegishli boMgan spin magnit momenti ps ning magnit maydon yo‘nalishiga





proyeksiyasining kattaligini hisobladilar. Bu proyeksiya kattaligi bir Bor magnctoniga tcng boMib chiqdi. Bu kutilmagan natija giromagnit nisbatni aniqlashga olib keladi (elektronning spin magnit momenti va mexanik momenti proyeksiyalarining nisbati). Aniqlangan giromagnit nisbat orbital mexanik va magnit momentlami bogMovchi giromagnit nisbatdan ikki marta kattadir, ya’ni:


2m

= -2—L^ = -2—m, =±\M^.

2m 2m

Elektronning spin magnit momentining moduli quyidagicha aniqlanadi:


(6.72)


(6.73)


Lckin odatda elektronning spin magnit momenti bir Bor magnetoniga teng deb yuritiladi. Bunday deyilishining sababi magnit moment oMchanganda, doim uning o‘zi emas, balki proyeksiyasi oMchanadi, bu esa 1 Bor magnetoniga teng, ya’ni 1

Mb.

Shtem va Gerlax tajribalari natijalarini miqdoriy tahlil qilish 1925-yilda elektron spinining ochilishiga olib keldi. Spin magnit momentining proyeksiyalari (h birliklarda) soni 25+1 ifoda orqali hisoblanadi. Shtern va Gerlax tajribasida 25+1=2 ekanligi aniqlandi, bundan esa elektron spini 5=1/2 ekanligi kelib chiqadi. Keyinclialik Shtern va Gerlax tajribasi mis, oltin va boshqa atomlar bilan o‘tkazildi. Bunda ham vodorod atomi bilan o’tkazilgandagi natijalar hosil qilindi. Shunday qilib, Shtern va Gerlax atomda magnit momentining mavjudligini tajribada ko‘rsatdilar.



11-Maruza

Elektronning orbital magnit momenti. Elektron spin tushunchasi.

Yaxshi mahlumki, har qanday tok bilan magnit maydoni bilan boghliqdir. Shuning uchun atom elektroni mahlum bir orbital va magnit momentlariga ega bohladi. Elektronning orbital momenti uning magnit momenti bilan bevosita boghliq. Bu boghlanish quyidagi tenglama orqali beriladi:


^i =


e


2m c


-L.


Demak, magnit momenti vektori orbital moment vektoriga qarama-qarshi yohnalgan
ekan. Elektronning orbital momenti formulasi hisobga olinsa, yuqoridagi ifodaning modulini
quyidagicha yozish mumkin:

eh


^i


2m_ec


Ф (l +1),


eh


bu erda ^ _B = = 0,927^10 erg/e-elektron uchun Bor magnetoni. Ushbu ifodani quyidagicha

2m_ec

ham yozsa bohladi:

^i = Д W^{1 (l} +¹⁾.

Yuqorida keltirilgan ikki vektor orasidagi boghlanishni quyidagicha yozish mumkin:

^1 = B^L.

Demak, elektronning orbital momenti uning orbital magnit momentidan bitta Bor
magnetoniga farq qilar ekan.

Agar vodorod atomi tashqi magnit maydoniga kiritilsa, uning energetik sathi ikkitaga ajrashini kuzatish mumkin. Bu natija elektronda spin mavjudligi bilan tushuntiriladi.


Яхши маълумки, ^ар кандай ток билан магнит майдони билан богли^дир.
Шунинг учун атом электрони маълум бир орбитал ва магнит моментларига эга булади.
Электроннинг орбитал моменти унинг магнит моменти билан бевосита боглик.Бу
богланиш куйидаги тенглама оркали берилади:

^ e


^1 =


L.


2m_ec

Демак, магнит моменти вектори орбитал момент векторига карама-карши йуналган экан. Электроннинг орбитал моменти формуласи х,исобга олинса, юкоридаги ифоданинг модулини куйидагича ёзиш мумкин:



^l


eh

2m c


Vi(i+1),


eh


бу ерда д_B = = 0,927^10 ²⁰ эрг/э-электрон учун Бор магнетони. Ушбу ифодани

2m_ec

куйидагича ^ам ёзса булади:

Д1 = Д ^(l +¹⁾.

Юкорида келтирилган икки вектор орасидаги богланишни куйидагича ёзиш мумкин:

^Д1 = B^L.

Демак, электроннинг орбитал моменти унинг орбитал магнит моментидан битта Бор магнетонига фарк килар экан.

Агар водород атоми ташки магнит майдонига киритилса, унинг энергетик сатх,и иккитага ажрашини кузатиш мумкин. Бу натижа электронда спин мавжудлиги билан тушунтирилади.

Атомни ва ундаги электронни 6 та вектор характерлайди. Булар орбитал момент вектори, спин, тула механик момент вектори, орбитал ва спин магнит момент векторлари, тула магнит моменти векторидир. Атомни шундай векторлар оркали ифодаланишига атомнинг вектор модели дейилади.

Электронни тула механик моменти вектори куйидагича топилади:

j = l + 5.

Бу векторнинг квантланиш шарти куйидагича ёзилади:


а/ ^j(j +¹⁾.


Бу ерда j - ички квант сони булиб, уни куйидагича х,исоблаш мумкин:


l 1


j = l ± 5 =

Тула магнит моменти векторининг j укидаги проекцияси вектори куйидагича
ёзилади:

Д j =^- B^j.

Бу ерда g — гиромагнит купайтувчи ёки Ланде фактори. У куйидагича топилади:

_g = 1 ^ ^j(j +¹⁾ + ⁵⁽⁵ +^{1) — 1 (l} +¹⁾

2j(j +1) .

Купчилик х,олларда атом структурасининг тулик характеристикаси талаб
этилмайди, балки атом электрон кобигининг тула моментини билиш кизикиш уйготади.
Бу момент унинг орбитал моменти ва спинининг йигиндисидан ташкил топади. Шундан





келиб чиркан х,олда бу моментни икки усул билан х,исоблаш максадга мувофи^дир. Биринчи усулда аввал электронларинг орбитал моментлари йигилиб атомнинг орбитал моменти топилади, сунгра уларнинг спинлари йигилиб, атомнинг спини топилади. Шундан сунг атомнинг тула механик моменти топилади:

L = /j +12 + , S = + S2 + , J = L + S.

Атомдаги электронларнинг бундай богланишига нормал ёки Рассель-Саундерс ёки LS - богланиш дейилади. Бундай богланиш даврий жадвалдаги енгил ва урта элементларнинг атомларида кузатилади.

Иккинчи усулда аввал х,ар бир электроннинг тула механик моменти топилади, сунгра электронларнинг тула механик моментлари йигилиб, атомнинг тула механик моменти топилади:

jj = ^/j + ^S1^, j 2 = ¹2 + ^S 2^{, ,} ji = 'li + ^Si^,


J=E ji'


i=j


Атомдаги электронларнинг бундай богланишига j - j - богланиш дейилади. Бундай богланиш даврий жадвалдаги огир элементларнинг атомларида кузатилади.



12-Mavzu