Решение: Законы сохранения в атоме водорода

Ниже представлены ответы на вопросы из нового теста, оформленные для записи в тетрадь. Вопрос 1. Какие законы сохранения выполняются при движении электрона в стационарном состоянии водородоподобного атома? Решение: В стационарном состоянии электрон движется в центрально-симметричном поле ядра. 1. Проекции импульса на выделенную ось — Не сохраняется (так как действует сила). 2. Проекции момента импульса на выделенную ось — Сохраняется. 3. Механической энергии — Сохраняется (состояние стационарное). 4. Кинетической энергии — Сохраняется (на конкретной круговой орбите \( v = const \)). 5. Импульса — Не сохраняется (вектор скорости постоянно меняет направление). 6. Потенциальной энергии — Сохраняется (на конкретной орбите \( r = const \)). 7. Момента импульса — Сохраняется (в центральном поле момент сил равен нулю). Вопрос 2. От каких квантовых чисел стационарного состояния электрона водородоподобного атома зависит: Решение: В квантовой механике характеристики состояния определяются набором квантовых чисел: \( n \) (главное), \( l \) (орбитальное), \( m \) (магнитное). 1. Орбитальный момент импульса — Зависит от \( l \). Формула: \( L = \sqrt{l(l+1)}\hbar \). 2. Энергия — В водородоподобном атоме (без учета тонкой структуры) зависит только от \( n \). Формула: \( E_n = -13.6 \frac{Z^2}{n^2} \). 3. Проекция орбитального момента импульса на выделенную ось — Зависит от \( m \). Формула: \( L_z = m\hbar \). Вопрос 3. В чьих экспериментах было обнаружено наличие спина у электрона? Решение: Наличие собственного момента импульса электрона (спина) и связанного с ним магнитного момента было экспериментально подтверждено в опытах Штерна и Герлаха в 1922 году. Они наблюдали расщепление пучка атомов серебра в неоднородном магнитном поле. Ответ: В опытах Штерна и Герлаха.