Наука и научные открытия

Между прочим, заметим, что спином r обладает не только электрон. У протона, как только что указывалось, спин тоже равен r – Элементарные частицы со спином r называют фермионами. Фермионы – большие индивидуалисты: в любом из квантовых состояний может находиться лишь один фермион. Этот закон или принцип сформулировал для электрона в атоме в 1925 г. швейцарский физик Вольфганг Паули. Впоследствии Ферми разработал статистику, которой подчиняются все частицы со спином r – фермионы. Он доказал, что принцип Паули справедлив для фермионов, находящихся в любых системах, например для частиц в атомных ядрах.

В нормальном состоянии атома водорода электрон находится на первой от ядра орбите, энергия его при этом минимальна. Все остальные состояния – возбужденные, энергия электрона в них выше, чем в основном состоянии. Для перевода электрона с первой орбиты на вторую необходимо для преодоления электростатической силы притяжения между электроном и протоном затратить около 10 электрон-вольт (эв) энергии. Сделать это можно, обстреливая атом электронами, их энергия должна быть не ниже энергии возбуждения; в противном случае электроны, падающие на атом, рассеиваются без потери энергии – упруго. Переход со второго уровня на третий требует значительно меньше энергии – всего около 2 эв. Дальше энергия возбуждения уменьшается еще быстрее. Электрон, получивший 13,53 эв, вообще теряет связь с ядром, эту величину называют энергией ионизации (с нижнего уровня). Уровни энергии по мере увеличения главного квантового числа (номера орбиты) быстро сближаются, у границы энергии ионизации они сливаются.

Возвращение электрона с наиболее удаленной орбиты, с уровня, соответствующего энергии ионизации, на первый сопровождается испусканием фотона с энергией 13,53 эв. Переход со всех остальных уровнен на первый сопровождается испусканием серии фотонов разной энергии. Переход электрона со всех более высоких уровней на второй вызывает испускание второй серии фотонов с граничной энергией уже не 13,53 эв, а около 3,5 эв и т. д. Спектрограмма излучения атомарного водорода обнаруживает несколько серий спектральных линий, которые находятся в различных областях энергий.

Читайте также:

1. Момент количества движения электрона
2. Разреженные газы
3. Скорость вращения электрона
4. Исследование спектра, излучения мезоатома
5. Описание явлений микромира