Состояние электрона (протона, нейтрона и т. п.) характеризуется в квантовой механике некоей функцией W, называющейся волновой. Основная задача квантовой механики – определение этой функции. Находят ее из решения уравнения Шредингера, если скорость частицы мала по сравнению со скоростью света. Когда скорость частицы не мала по сравнению со скоростью света, то для электрона решают другое уравнение, составленное одним из основателей квантовой механики П. Дираком.
Каждое из возможных состояний частицы описывается собственной функцией Ч2, W2, и т. д. Таких функций может быть очень много, иногда бесконечное число. Для электрона, связанного в атоме, возможные состояния электрона дискретны, т. е. отличаются друг от друга на конечную величину. В атоме водорода каждое из состояний отличается от другого значением хотя бы одного из квантовых чисел. Нет ни одной пары состояний, у которой все квантовые числа одинаковы.
Если электрон свободен, у него может быть сколько угодно собственных состояний. Спектр собственных состояний свободного электрона не дискретный, а сплошной.
Истинное состояние электрона определяется суммой – суперпозицией – возможных его собственных состояний Wu W2 и т. д., каждое из которых взято со своим весом (вероятностью).
Математический аппарат квантовой механики развит очень хорошо. Эта наука представляет собой одно из наиболее стройных и совершенных творений человеческого гения. Она позволила решить задачи, имеющие фундаментальное значение для современной техники.
Вспоминая принцип суперпозиции, мы должны представлять электрон в атоме более расплывчатым, чем по классической аналогии. Электрон оказывается размазанным, распределенным по различным состояниям. Распределен он неравномерно, вероятность обнаружить электрон в некоторых состояниях особенно велика, в других она меньше. Но электрон не разделен на части, распределенные по различным состояниям.
Читайте также: