Вынужденное излучение. Лазеры. Периодическая система элементов Менделеева

Периодическая система элементов Менделеева

Принцип Паули (1925 г.)

Принцип неразличимости (тождественности) частиц

Все электроны, имеющие одинаковые свойства (массу, заряд, спин,…) называются тождественными. Тождественные частицы экспериментально различить невозможно.

В зависимости от симметрии (Y(x) = Y(- x) - симметричная, Y(x) = -Y(- x) - антисимметричная) все частицы делятся на два класса:

Фермионами называются частицы с полуцелым спином (электроны, протоны, нейтроны и др.), описывающиеся антисимметричными волновыми функциями и подчиняющимися статистике Ферми-Дирака.

Бозонами называются частицы с нулевым или целым спином (p-мезоны, фотоны и др.), описывающиеся симметричными волновыми функциями и подчиняющиеся статистике Бозе-Эйнштейна.

В системе одинаковых фермионов любые два из них не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии. Число однотипных бозонов не лимитируется.

Отсюда следует, что в атоме не может существовать двух электронов с одинаковым набором квантовых чисел. Согласно этому принципу, в каждом квантовом состоянии в атоме может находиться только один электрон. Если данное состояние уже занято, то последующий электрон, входя в состав атома, вынужден занимать другое состояние.

Принцип Паули полностью объясняет структуру электронных оболочек атома и периодичность его свойств.

Атом водорода находится в 1 s состоянии (n = 1; l = 0; m _l = 0; m_s = ±1/2);

Атом гелия находится в 1 s ² состоянии, оба электрона в 1 s состоянии, но с антипараллельной ориентацией спина;

Атом лития находится в 1s²2s состоянии, третий электрон занимает наинизшее энергетическое состояние с n = 2.

…………………………………………………………………………………….

Период	Z	Эл-т	K	L	M	N
1 s	2 s	2 p	3 s	3 p	3 d	4 s
I		H
	He
II		Li
	Be
	B
	C
	N
	O
	F
	Ne
III		Na
	Mg
	Al
	Si

Строение атомов подтверждается изучением рентгеновских спектров, когда под влиянием внешнего электрона выбивается электрон из внутренней оболочки. На его место переходит электрон из внешних оболочек, что сопровождается испусканием рентгеновских квантов.

Молекула – наименьшая частица вещества, состоящая из атомов, соединенных химическими связями и являющаяся носителем основных физических и химических свойств вещества. Химические связи обусловлены взаимодействием внешних (валентных) электронов атомов. Существует 2 типа связи:

· ионная, обусловлена кулоновскими силами притяжения (NaCl, KBr и др.);

· ковалентная возникает при обобществлении валентных электронов двумя соседними атомами (спины валентных электронов должны быть антипараллельны (Н ₂, СО и др.),

Лазеры (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER) – усиление света с помощью вынужденного излучения) или оптические квантовые генераторы – это современные когерентные источники излучения, обладающие целым рядом уникальных свойств. Создание лазеров явилось одним из самых замечательных достижений физики второй половины XX века, которое привело к революционным изменениям во многих областях науки и техники. Мощность излучения лазеров может изменяться в пределах от долей милливатта до 10¹²–10¹³ Вт (в импульсном режиме).

Идея использования неравновесных сред для получения оптического усиления впервые была высказана В. А. Фабрикантом в 1940 году. В 1954 году русские физики Н. Г. Басов и А. М. Прохоров и независимо от них американский ученый Ч. Таунс использовали явление индуцированного испускания для создания микроволнового генератора радиоволн с длиной волны λ = 1,27 см. За разработку нового принципа усиления и генерации радиоволн в 1964 году все трое были удостоены Нобелевской премии.

Рис. 3. Условное изображение процессов (a) поглощения, (b) спонтанного испускания и (c) индуцированного испускания кванта.

Лазеры имеют три компонента:

Дата добавления: 2014-01-07