Наука и научные открытия

Электроны в состояниях с разными магнитными квантовыми числами, когда атом находится в магнитном поле, отличаются энергиями. Это вызвано тем, что энергия взаимодействия орбитального магнитного момента с внешним магнитным полем зависит от величины проекции момента количества движения на направление магнитного поля, т. е. от магнитного квантового числа (к этому мы еще вернемся). В отсутствие внешнего магнитного поля все состояния с различными магнитными числами имеют одинаковую энергию, они, как говорят физики, вырождены, слиты воедино, не различны.

Наконец, скажем, что и электрон сам по себе обладает моментом количества движения, равным r сравнимым по величине с орбитальным моментом. Электрон, оказывается, подобен волчку, вращающемуся вокруг собственной оси. Собственный момент количества движения электрона называют спином (это название происходит от английского слова to spin – кружить, вертеть). Поскольку все знают, что момент количества движения измеряется в единицах t, обычно говорят: спин электрбна равен 2 (опуская h).

Вообразим электрон, вращающийся по орбите. Спин может быть направлен в ту же сторону, куда смотрит орбитальный момент количества движения, или в прямо противоположном направлении. В двух ориентациях его величина отличается на единицу, т. е. на %: спин тоже квантуется. Спиновое квантовое число тг может принимать два значения: tr =2, когда спин направлен параллельно орбитальному моменту, и mz =2, если он антипараллелен ему. В s-состоянии, когда момент количества движения равен нулю, спин также может иметь два направления, противоположных одно другому. В качестве ориентира для спина электрона в «состоянии служит момент количества движения ядра – протона.

Мы обрушили на читателя лавину квантовых чисел и состояний, им отвечающих. Вероятно, первое ознакомление с ними не оставит существенного следа в памяти. Но пока это не очень важно, поскольку мы не углубляемся в описание квантовых чисел. Скажем лишь, что они получаются строго из решения уравнения, выведенного в 1926 г. австрийским физиком Э. Шредингером. За выдающиеся научные достижения Шредицгер в 1934 г. был избран иностранным членом Академии наук России. Уравнение Шредингера имеет в физике микромира исключительное и фундаментальное значение.

Читайте также:

1. Значение орбитального квантового числа
2. Скорость вращения электрона
3. Периоды в периодической системе элементов
4. Электрон и позитрон
5. Собственный магнитный момент