A perdület a kvantummechanikában, iránykvantálás, a kvantumszámok rendszere a H-atomban. A mágneses momentum, a Zeeman-effektus, az elektronspin

Hasonló dokumentumok
1. ábra A rádiócsatorna E négypólus csillapítása a szakaszcsillapítás, melynek definíciója a következő: (1)

Atomok mágneses momentuma

Országos Szilárd Leó fizikaverseny feladatai

Mezőszimuláció végeselem-módszerrel házi feladat HANGSZÓRÓ LENGŐTEKERCSÉRE HATÓ ERŐ SZÁMÍTÁSA

Mágneses anyagok elektronmikroszkópos vizsgálata

SIKALAKVÁLTOZÁSI FELADAT MEGOLDÁSA VÉGESELEM-MÓDSZERREL

A szelepre ható érintkezési erő meghatározása

GYAKORLÓ FELADATOK 3. A pénzügyi eszközök értékelése

Néhány pontban a függvény értéke: x f (x)

Villamos érintésvédelem

III. Differenciálszámítás

Modern piacelmélet. ELTE TáTK Közgazdaságtudományi Tanszék. Selei Adrienn

3. MECHANIKA STATIKA GYAKORLAT (kidolgozta: Triesz Péter; Tarnai Gábor, mérnök tanár) Három erő egyensúlya

53. sz. mérés. Hurokszabályozás vizsgálata

Cikória szárítástechnikai tulajdonságainak vizsgálata modellkísérlettel

Mágneses momentum, mágneses szuszceptibilitás

6. INTEGRÁLSZÁMÍTÁS. Írjuk fel a következő függvények primitív függvényeit ( ): 6.1. f: f ( x) = f: f ( x) = 4x f: f x x x.

ISO 9000 és ISO 20000, minőségmenedzsment és információtechnológiai szolgáltatások menedzsmentje egy szervezeten belül

Bevezetés az anyagtudományba II. előadás

FÉLVEZETŐK VEZETÉSI TULAJDONSÁGAINAK VIZSGÁLATA

RSA. 1. Véletlenszerűen választunk két "nagy" prímszámot: p1, p2

Szerző: Böröcz Péter János H-9026, Egyetem tér 1. Győr, Magyarország

A termodinamika alkalmazása kémiai változásokra (az ún. reaktív rendszerekre) Három kérdés merül fel:

Stern Gerlach kísérlet. Készítette: Kiss Éva

Arculati Kézikönyv. website branding print

TERMÉKTERVEZÉS NUMERIKUS MÓDSZEREI Előadás jegyzet Dr. Goda Tibor. 3. Lineáris háromszög elem

A mikrorészecskék kettős természete, de Broglie-hipotézis

A neutrínó sztori Miről lesz szó. Korai történet, sérülő (?) megmaradási tételek Neutrínó, antineutrínó A leptonok családja

VT 265

3. MECHANIKA STATIKA GYAKORLAT Kidolgozta: Triesz Péter egy. ts. Három erő egyensúlya

Koordinátageometria. 3 B 1; Írja fel az AB szakasz felezőpontjának 2 ( ) = vektorok. Adja meg a b vektort a

Számok tízezerig. ezer forint. ezer forint. ezer forint. ezer forint. ezer forint. ezer forint. ezer forint. ezer forint

KOD: B , egyébként

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Koordináta-geometria

ELOSZLÁS, ELOSZLÁSFÜGGVÉNY, SŰRŰSÉGFÜGGVÉNY

7. Határozott integrál

A művészeti galéria probléma

1. Testmodellezés Drótvázmodell. Testmodellezés 1

A radioaktív bomlás kinetikája. Összetett bomlások

Széchenyi István Egyetem. Alkalmazott Mechanika Tanszék

DR. JUHÁSZ MÁRTA BME Ergonómia és Pszichológia Tanszék 1111 Budapest, Egry J. u Tel: 1/

A szeretet tanúi március évfolyam, 1. szám. Az algy i egyházközség kiadványa KRISZTUS FELTÁMADT! ÚJ PÁPÁNK

MATEMATIKA FELADATLAP a 8. évfolyamosok számára

A központos furnérhámozás néhány alapösszefüggése

Meghatározás Pontszerű test. Olyan test, melynek jellemző méretei kicsik a pálya méreteihez képest. A helyvektor megváltozása: r1,2 r(t 2) r(t 1)

JT 379

Életkor (Age) és szisztolés vérnyomás (SBP)

13. gyakorlat Visszacsatolt műveletierősítők. A0=10 6 ; ω1=5r/s, ω2 =1Mr/s R 1. Kérdések: uki/ube=?, ha a ME ideális!

Bevezetés a részecske fizikába

Operatív döntéstámogatás módszerei

FELVÉTELI FELADATOK 4. osztályosok számára M 1 feladatlap

2, = 5221 K (7.2)

1.4. Mintapéldák. Vs r. (Használhatjuk azt a közelítő egyenlőséget, hogy 8π 25.)

Az aranymetszés a fenti ábrát követve, a következő szakasz-aránynak felel meg

22. előadás OLIGOPÓLIUM

Az atomok vonalas színképe

17. tétel A kör és részei, kör és egyenes kölcsönös helyzete (elemi geometriai tárgyalásban). Kerületi szög, középponti szög, látószög.

4. Differenciálszámítás

A spin. November 28, 2006

FIZIKAI KÉMIA III FÉNY. szerda 10:00-11:30 Általános és Fizikai Kémiai Tanszék, szemináriumi terem. fehér fénynyaláb

A kvantumszámok jelentése: A szokásos tárgyalás a pályák alakját vizsgálja, ld. majd azt is; de a lényeg: fizikai mennyiségeket határoznak meg.

ATOMMODELLEK, SZÍNKÉP, KVANTUMSZÁMOK. Kalocsai Angéla, Kozma Enikő

Forrás Nyelő. Fizikai. Kémiai BELSŐ. Biológiai. Mesterséges szennyvíz KÜLSŐ. Természetes. hordalék felkeveredés

A fotometria alapjai

1. Vizsgazárthelyi megoldásokkal 1997/98 tél I. évf tk.

A Mozilla ThunderBird levelezőprogram haszálata (Készítette: Abonyi-Tóth Zsolt, SZIE ÁOTK, , Version 1.1)

Atommodellek. Az atom szerkezete. Atommodellek. Atommodellek. Atommodellek, A Rutherford-kísérlet. Atommodellek

9. ábra. A 25B-7 feladathoz

1. FELADATLAP TUDNIVALÓ

α v e φ e r Név: Pontszám: Számítási Módszerek a Fizikában ZH 1

Lambda szonda szimulátor szerelési útmutató

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Fizika és 6. Előadás

A vállalati likviditáskezelés szerepe eszközfedezettel rendelkező hitelszerződésekben

- 1 - A következ kben szeretnénk Önöknek a LEGO tanítási kultúráját bemutatni.

FELVÉTELI FELADATOK 8. osztályosok számára M 1 feladatlap

Kisbodaki Harangláb Kisbodak Község Önkormányzatának lapja február hó V. évfolyam 1. szám

Teherhordó üveg födémszerkezet: T gerenda ragasztott öv-gerinc kapcsolatának numerikus vizsgálata

ELOSZLÁS, ELOSZLÁSFÜGGVÉNY, SŰRŰSÉGFÜGGVÉNY

Mozgás centrális erőtérben

A kvantummechanikai atommodell

Országos Szakiskolai Közismereti Tanulmányi Verseny 2007/2008 IRODALOM MAGYAR NYELV ÉS HELYESÍRÁS. II. (regionális) forduló február 22.

2015/16/1 Kvantummechanika B 2.ZH

A mikrorészecskék kettős természete, de Broglie-hipotézis

Ábrahám Gábor: Az f -1 (x)=f(x) típusú egyenletekről. típusú egyenletekről, Megoldás: (NMMV hivatalos megoldása) 6 x.

ELTE I.Fizikus 2004/2005 II.félév. KISÉRLETI FIZIKA Elektrodinamika 13. (IV.29 -V.3.) Interferencia II. = A1. e e. A e 2 = A e A e * = = A.

1. AZ MI FOGALMA. I. Bevezetés ELIZA. Első szakasz (60-as évek) Második szakasz (70-es évek) Harmadik szakasz (80-as évek)

6. előadás Véges automaták és reguláris nyelvek

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

1. Feladatok merev testek fizikájának tárgyköréből

Széchenyi István Egyetem. Alkalmazott Mechanika Tanszék

6. Határozatlan integrál

A kötéstávolság éppen R, tehát:

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

segítségével! Hány madárfajt találtál meg? Gratulálunk!

Mérnöki alapok 2. előadás

A Coulomb-törvény : ahol, = coulomb = 1C. = a vákuum permittivitása (dielektromos álladója) k 9 10 F Q. elektromos térerősség : ponttöltés tere :

MATEMATIKA FELADATLAP a 6. évfolyamosok számára

Kazincbarcikai ÁPRILIS 6-ÁN PARLAMENTI VÁLASZTÁS HUSZONEGY EGYÉNI JELÖLT INDUL A VÁLASZTÓ- KERÜLETBEN MÁRCIUS 28.

Átírás:

A pdült a kvantummchanikában, iánykvantálás, a kvantumszámok ndsz a H-atomban. A mágnss momntum, a man-ffktus, az lktonspin Az impulzusmomntum (pdült) fogalmát a klasszikus fizikában is használjuk. Tömgpont mozgása stén a pálya-impulzusmomntum (pályapdültt) fogalma használatos: z a tömgponthoz húzott hlyvkto és a tömgpont lndülténk vktoiális szozata: L p mv Az dményvkto mőlgs az és p vktook által kifszíttt síka, a nagysága pdig mv sinα Kitjdt tst saját tngly köüli pögés stén sajátpdültt is étlmzhtünk Θω (thttlnségi nyomaték szoozva a szögsbsség vktoal. Ezk ign hasznos fizikai mnnyiségk, mt fogatónyomaték hiányában mgmaadnak (az idők végztéig). A Nap köül kingő Földnk is van pályapdült, amly a Naphoz ögzíttt inciandszbn mgmaad. A tngly köüli fogásához pdig mgmaadó sajátpdült tatozik. A pdült nmcsak a klasszikus fizikában fontos, hanm a kvantummchanikában is. Előszö a hidogén atom Boh-modlljébn jött b. Boh szint a H-atomban olyan lktonpályák lhtségsk, amly Ln ħ (n1,, 3, ). (Ez kvivalns azzal az állítással, hogy a kövonalon az lkton hullám gész számszo fé l.) Később kidült, hogy Boh lképzlési pontosítása szoulnak, nézzük mg hogyan! A pdült a kvantummchanikában A kvantummchanika szint a pdült vkto 3 komponns L x, L y és L z gyidjűlg nm hatáozhatók mg, gy komponns föltétlnül hatáozatlan maad (z is gyfajta hatáozatlansági láció) A gyakolatban az vált b, hogy a pdült nagyságát, illtv annak a négyztét ( L ) és valamlyik komponnsét ( pl.: L z ) hatáozzuk mg gyidjűlg, tudomásul vév, hogy L x és L y hatáozatlanok. A kvantummchanika módszivl mghatáozhatók az gyidjűlg lhtségs L és L z sajátétékk. Az ign bonyolult számolások végdmény: L l( l+1); l 01,,,... Lz m; m l, l+ 1,..., l A fnti gész számokat kvantumszámoknak nvzzük: l mllékkvantumszám, m mágnss kvantumszám 94

Pl.: a.) lgyn l 0 kko L 0 és L z 0 gyáltalán nincs impulzus momntum b.) lgyn l 1 kko L és L z,ha m 1 L z 0,ha m 0 L z,ha m 1. A kapott dménykt bal oldalt ábázoltuk sugaú gömb amlybn a flső kúp alkotóvktoainak hossza, nnk függőlgs vtült, z éppn mgfll az L z ha m 1 stnk az alsó kúp alkotóvktoainak hossza, függőlgs vtült, z mgfll L z ha m 1 stnk a középkö pdig a L z 0 ha m 0 stnk fll mg. Kövtkzttés: a kitüntttt iánnyal az L impulzusvkto nm záhat b akámilyn szögt. Pl.: ϑ 1? Lz 1 cosϑ 1 L ϑ 1 45 hasonlóan lvégzv a többi stbn is ϑ 45 m 1 ϑ 90 m 0 ϑ 135 m 1 IRÁNYKVANTÁLÁ : ttszőlgsn flvtt iánnyal a ndsz impulzusvktoa nm záhat b akámilyn szögt. (Nobl-díj a bigazolásáét) Hatáozatlanság itt is van! Ha ismt az L vkto gy komponns, a többi ( a másik kttő ) má bizonytalan. A vktot jllmző 3 adatból ( xyz,, ) vagy (, ϑ, ϕ ) csak kttő hatáozható mg gyidjűlg. Nézzük mg, hogy mi a hlyzt a sajátpdülttl! 195. Goudsmit és Uhlnbck: az lkton ndlkzik saját impulzusmomntummal. Ez a PIN. (Kzdtbn azt gondolták, hogy a pögés miatt. a má inkább azt gondoljuk, hogy a spin gy lativisztikus ffktus (mt a lativisztikus számításokból adódik ki) 95

J L + J : tljs impulzusmomntum L : pálya impulzusmomntum : spin Az impulzusmomntuma vonatkozó összfüggésk a spin is igaznak bizonyultak, d a kvantumszámok itt fls étékűk lsznk: s ( s +1) ; s 1 z m ; m ± 1 (thát m 1 és m 1 lhtségs) m : PINKVANTUÁ 1 1 + 1 3 3 ( ) ; 4 z cosγ ( 1 ) ( 3 ) 1 3 ; 1 3 γ cos 54, 7 o 3 A nmlativisztikus kvantummchanika nm tud a spinől, d bvhtő az lméltb. A lativisztikus kvantumból kijön a spin lét > a spin gy lativisztikus ffktus. Nm az lkton fogásából számazik, hanm gy lválaszthatatlan (vlszülttt) tulajdonság. A kvantumszámok ndsz a H-atomban. (Hidognatom, ha 1, más stbn ion) mag töltés: + V () k lkton A Coulomb-kölcsönhatás konzvatív, thát van potnciális ngia, ami a vonzóő miatt ngatív. Konzvatív mzőbn a tljs ngia mgmaadó mnnyiség. Az ddig lmondottak alapján a mgmaadó mnnyiségk: ngia, pályapdült (nagyság és komponns, sajátpdült. Ezt a négy fizikai mnnyiségt négy kvantumszám hatáozza mg. n,l,m m s 96

n: Főkvantumszám: mghatáozza az E ngiát. E E ; n 1,,...E *,18 aj n l: llékvantumszám: mghatáozza L -t. L h l l + 1; l 01,,..., n 1 ( ) m: ágnss kvantumszám: mghatáozza L z -t. L h m ; z m l, l + 1,...,0,..., l m: pinkvantumszám: mghatáozza z -t. m ; m ±1/ z s s Α hullámfüggvény alakja: pl: n 1 l 0 (1s állapot) m 0 a hidogén alapállapotban 0 impulzusmomntummal ndlkzik. n l 0 (s állapot) m 0 vagy l 1 (p állapot) m -1 vagy m 0 vagy m 1, z az állapot négyszsn dgnált! Több lktonnal ndlkző atomokban is hasonló állapotok (pályák) valósulnak mg. Az lktonok zkt az állapotokat tölthtik b, d gy állapotot csak gy lkton. Ez a Paulilv. A Pauli-lv thát kimondja, hogy gy atomban gy kvantumszám négyssl (n, l, m, m s ) csak gy lkton ndlkzht. Thát, ha gy atomon blül két lktont tkintünk, akko azoknak lgalább gy kvantumszáma lté. zokás úgy is fogalmazni, hogy ha gy tébli állapotban (amlyt az n, l, m kvantumszámok jllmznk) má van gy lkton, akko oda a második lkton csak llntéts spinnl (azaz llntéts lőjlű m s étékkl) tud bépülni. A Pauli-lv nmcsak lktonoka, hanm mindn fls spinű észcské is igaz. 97

A mágnss momntum Köáam mágnss momntuma: m IAn ( n nomálisú A tültű huokban I áam folyik A későbbikbn lgyn a jlölés I dq dt T π T ; A π V V V πn n π mvn L m m z m L z ; L z m z m m ; m 0; ± 1; ±... μ B : Boh-magnton μ B m lgkisbb gység. a mágnss momntum z komponnsénk z μ B m ; m 0; ± 1; ± ; L; m μ B m A man-ffktus: A jlnségt man vizsgálta. Kutatási dményiét 190-bn Nobl-díjat kapott. Az általa lvégztt kísélt lényg, hogy atomot ős mágnss téb tsszük, és vizsgáljuk a mágnss mző és az atomi lkton, pontosabban a köáam mágnss momntuma közötti kölcsönhatási ngiát. Fontos hogy ős lgyn a mágnss mző hiszn csak így kapjuk a zman-ffktust. man a klasszikus fizikát használta fl a jlnség vizsgálatáa, mi a kvantummchanikát használjuk. :az "atomi köáam" mágnss momntuma :a mágnss indukcióvkto W m :kölcsönhatási ngia a mágnss mző és a mágnss momntum között Vgyük fl a koodináta ndszt úgy hogy a z tngly a mágnss 98

indukcióvktoal páhuzamos iányba álljon. Ekko a kövtkzőkt kapjuk: W m -B z -B μ B m Ez az ngia hozzáadódik a többi ngiához Az ábá az ngiaszintk láthatóak B0 és B 0 stkbn. Ezkt a fnti képlt alapján kaphatjuk. Az ngiaszintk m szint "flhasadnak". Figyljük mg az atom spktumát a kövtkző ábákon: Ez a kísélt má bizonyíték volt az iánykvantálása, d z csak közvttt bizonyíték a jlnség. A közvtln bizonyítékot a tn-glach kísélttl találták mg. Kédés az hogy miét mindíg 3 flé hasad a színkép. E a választ a kiválasztási szabály adja, mt a kiválasztási szabály szint Δm csak 0 vagy csak ±1 lht. A spinhz tatozó mágnss momntum A méésk szint ± μ B ± ms m m m m s ( ± 1 m ) m z m L m + < és J L + nm lsz páhuzamos m L m + ( L + ) m thát mágnss szmpontból a spin "duplán számít". 99

Édksség: Kvantumlktodinamikai kokciók miatt a valóságban az lkton mágnss momntumának iányú komponns nm pontosan gyzik a Boh-magntonnal. A pontos éték: 1,00115965193(10) μ B A (10) az utolsó számjgy hibáját jlnti. A kvantumlktodinamikai számítás a kísélti étékkl 1 számjgyig, az utolsó lőtti 9-sig mggyzik. Aa, hogy az lmélt és a kísélt ilyn pontosan mggyzzn, valószínűlg nincs más példa. 100