ساختار اتمی - فصل چهل و یکم فیزیک دانشگاهی- ویرایش سیزدهم

تالیف: راجر فریدمن-هیو یانگ بعضی از فیزیکدانان معتقدند که تمام دانش شیمی در معادله شرودینگر نهفته شده است. این عقیده تا حدی اغراق آمیز است،اما این معادله اطلاعات بسیاری درباره رفتار شیمیائی عناصر و ماهیت پیوند های شیمیائی به ما می آموزد. این رابطه هم چنین بصیرت لازم درباره جدول تناوبی عناصر و خواص میکروسکپی مغناطیسی ماده را یافت. برای یاد گیری ساختار مکانیک کوانتمی اتمها، ابتدا باید شکل سه بعدی معداله شرودینگر را بنا کنیم. با نگاه به یک شکل سه بعدی ذره درون جعبه با این معادله تلاش خواهیم کرد: ذره محبوس درون حجم مکعبی. آنگاه خواهیم دید که می توانیم اطلاعات بسیاری در باره ساختار و خصوصیات تمام اتمها را با حل معادله شرودینگر برای اتم هیدروژن بدست آوریم. پاسخ های این معادله خود مقادیر کوانتیده تکانه زاویه ای را نیز بدست می دهد پس مانند نظریه بور برای هیدروژن به سری های جداگانه ای برای کوانتش نیاز نداریم . حالتها را باانتساب یک سری اعداد کوانتمی مشخص می کنیم که آنها را برای اتم های چند الکترونی دوباره بکار خواهیم برد.خواهیم دید که الکترون علاوه بر تکانه زاویه ای چرخشی دردرون اتم ، همچنین دارای یک اسپین ذاتی تکانه زاویه ای نیز هست. همچنین با اصل طرد مواجه خواهیم شد، یک نوع ابزار منطقه بندی میکروسکپی که کلید فهم بسیاری از اتمهای چند الکترونی است.این اصل می گوید که هیچ دو الکترونی متعلق به یک اتم نمی توانند دارای حالت کوانتمی یکسان باشند.بالاخره،از این اصول بیان شده در این فصل برای توضیح مشخصات طیف پرتوX اتمها استفاده خواهیم کرد. اهداف آموزشی با مطالعه این فصل خواهید آموخت: • چگونه محاسبات مکانیک کوانتمی را به مسائل سه بعدی تعمیم دهیم؟ • چگونه معادله شرودینگر را برای ذره گیر افتاده در یک جعبه مکعبی حل کنیم؟ • چگونه حالات اتم هیدروژن را بر حسب اعداد کوانتمی بیان کنیم؟ • چگونه میدانهای مغناطیسی بر جرکت چرخشی الکترون های اتم اثر می گذارند؟ • چگونه فهمیدیم که الکترون ها دارای تکانه زاویه ای ذاتی هستند؟ • چگونه یاختار اتمهای چند الکترونی را تحلیل کنیم؟ • چگونه از اتم هائی که ساختار درونی آنها شکافته شده پرتو X گسیل می گردد. حق تکثیر: این فصل از کتاب توسط ارسال کننده از متن اصلی انگلیسی ترجمه شده است و استفاده از آن برای عموم دانش پژوهان رایگان است.