Водород - первый элемент в таблице Менделеева, а атом водорода - самый легкий и наиболее просто устроенный атом. Его ядро состоит из одного про
Загрузка...
Тема:

Атомы

Атом водорода и водородоподобные ионы. Позитроний

Водород — первый элемент в таблице Менделеева, а атом водорода — самый легкий и наиболее просто устроенный атом. Его ядро состоит из одного протона, а оболочка — из одного электрона.

Водородопо­добные ионы — это ионы, у ко­торых в оболочке остался толь­ко один электрон. По своим свойствам они очень похожи на атом H, поэтому их удобно рас­сматривать вместе. Так как мас­са ядра атома или иона в несколько тысяч раз больше массы электрона, то центр масс атомов и ионов практически совпадает с положением их ядер. Поэтому можно считать, что в системе координат, свя­занной с центром масс атома (иона), ядро покоится, а движут­ся только электроны.

Рассмотрим систему, состоящую из ядра с зарядом +Z|e| и электрона с зарядом -e. При Z = 1 это атом H, а при Z > 1 — водородоподобный ион.

В квантовой механике показывается, что электрон, связан­ный в такой системе, может обладать энергией, принимаю­щей только дискретные (отстоящие друг от друга) отрица­тельные значения:

En = -Z2 = E0Z2,

Боровская модель водородоподобного атома

где n = 1, 2, 3, … — главное квантовое число, E0 = -13,60 эВ — энергия элект­рона в основном состоянии атома водорода, m — масса электрона, k — кулоновский коэффициент.

Загрузка...

Кратность вырождения уровней энергии электрона по l, ml, mS в рассма­триваемых водородоподобных системах равна 2n2.

Существует ряд экзотиче­ских водородоподобных атомов, в которых элект­рон замещен отрицательно заряженной частицей — мюоном m- или одним из адронов: пионом p-, каоном K-, S-гипероном, ан­типротоном. Так как мюон гораздо слабее адронов взаимодействует с ядром, то вероятность захвата ядром для мюона существенно меньше, чем для адрона. Поэтому мюонные атомы живут значи­тельно дольше адронных. Время жизни легких мюонных атомов определяется временем жизни свобод­ного мюона (~10-6 с). Материал с сайта http://worldofschool.ru

Существует и еще одна очень интересная систе­ма, похожая на атом во­дорода. Это позитроний — связанное состояние электрона e и его анти­частицы — позитрона e+. Размеры позитрония при­мерно вдвое превышают размеры атома H, а энер­гия связи позитрония в два раза меньше энергии связи водорода. Позитро­ний — нестабильная систе­ма, он быстро распадается за счет аннигиляции позит­рона и электрона в γ-кванты. Время жизни позитро­ния существенно зависит от взаимной ориентации спинов e+ и e-. В ортопо­зитронии (спины парал­лельны) электрон и позит­рон превращаются в три γ-кванта за время 1,4 • 10-7 с, а в парапозитро­нии (спины антипараллельны) — в два γ-кванта за время 1,25 • 10-10 с.

Схематическое изображение водородоподобных ионов гелия и лития и атомов водорода гелия и лития
На этой странице материал по темам:
  • Квантово-механическая теория водородоподобных ионов.

  • Сцифоидные медузы сообщение

  • Физика атомная лекция

Материал с сайта http://WorldOfSchool.ru
Предыдущее Ещё по теме: Следующее
- Атомы Атомы