Zákonitosti mikrosvěta● Petr Alt – Gymnázium Děčín [email protected]● Daniela Šollerová – Gymnázium Mozartova Pardubice [email protected]● Jan Bednář – Gymnázium Trutnov - [email protected]
Kvantová čísla
- popisují stav elektronu v elektronovém obalu- podle Pauliho vylučovacího principu nemohou v atomu existovat elektrony, které by měly všechna
kvantová čísla stejná- podle výstavbového principu se elektrony nejprve zaplňují orbitaly s nižší energií, poté
orbitaly s energií vyšší- podle Hundova pravidla se elektrony ve stejné slupce uspořádají tak, aby jejich spinová čísla
měla stejnou hodnotu, teprve potom začnou tvořit elektronové páry
Hlavní kvantové číslo n
- může nabývat hodnot 1, 2, 3, …- používá se i alternativní značení v podobě
velkých písmen (např. ve spektroskopii)- určuje slupku atomu (všechny orbitaly se
stejným číslem n patří do stejné slupky)- při přechodu z vyšší hladiny n na nižší hladinu m
vyzáří atom energii, která je rovna:
E=h∗ f =h∗R 1m2 −
1n2=E n−Em
Vedlejší kvantové číslo l- nabývá hodnot od 0 do n – 1, kde n je hlavní
kvantové číslo- používá se i alternativní značení v podobě
malých písmen- vedlejší kvantové číslo určuje tvar orbitalu
- atomový orbital, který má určeno hlavní i vedlejší kvantové číslo, patří do podslupky l slupky n
- orbitální moment hybnosti je určen hodnotou l vztahem
- v l – té podslupce může být pouze 2l + 1 orbitalů
( 1)l l l
● vedlejší kvantové číslo určuje tvar orbitalu
● např. pro hodnotu l = 0 má orbital tvar koule
● pro hodnotu l = 1 má orbital tvar prostorové osmičky
pro hodnotu l = 2 má orbital tvar
● pro hodnotu l = 3 má orbital tvar
- pravděpodobnost výskytu elektronu v orbitalu určuje Schrödingerova rovnice
Magnetické kvantové číslo m
- nabývá hodnot -l, -l + 1, -l + 2, -l + 3, ..., -2, -1, 0, 1, 2, ..., l – 3, l – 2, l – 1, l, …
- používá se i alternativní označení řeckými písmeny
- magnetické kvantové číslo udává orientaci orbitalu v prostoru
- určuje dovolené hodnoty z – ové složky orbitálního momentu hybnosti
lz = m*ħ- na magnetickém čísle závisí energie atomu v
magnetickém poli
Spinové číslo s a magnetické spinové číslo ms- magnetické spinové číslo může nabývat hodnot -
s, -s + 1, -s + 2, ..., s – 3, s – 2, s – 1, s- velikost spinu částice je určena vzorcem
- hodnotu z – ové složky spinu určuje magnetické spinové číslo
- protože je pro danou částici hodnota s jednoznačně určena, pro určení stavu částice se
uvádí pouze ms
)1( sss
sz ms
- magnetické spinové číslo se často označuje pouze jako spin, spinové číslo nebo hodnota
spinu- např. pro elektron platí, že s =
ms = ±
121
2
23s
21
z s
Základní rozdělení částic
částice
fermiony bosony
fotonbaryony leptony
Higgsgluonfonon
proton hyperonneutron
elektron tauonmion neutrina
mezony
Leptony a Baryony● Baryony – působí na sebe silnou interakcí● Leptony – ůčastní se slabé interakce
– spin 1/2● Leptonové číslo L
● Elektrony a el. Neutrina L = l● Jejich antičástice L = -l● Ostatní L = 0
● Leptonové číslo M● -mezony a mionová neutrina M = l● Jejich antičástice M = -l● Ostatní M = 0
● Baryonové číslo B● Baryony B = l● Antibaryony B = -l● Ostatní B = 0
Další částice hmoty-Další částice hmoty-kvarky.kvarky.
-existuje šest typů kvarků,které lze dle -existuje šest typů kvarků,které lze dle fyzikálních vlastností uspořádat do tří fyzikálních vlastností uspořádat do tří rodin:u/d,c/s,t/b.rodin:u/d,c/s,t/b.
-ke každému kvarku existuje odpovídající -ke každému kvarku existuje odpovídající anti-kvarkanti-kvark
-kvarky nesou i další typ náboje tzv. barevný -kvarky nesou i další typ náboje tzv. barevný náboj( kvarky si vyměňují barevný náboj prostřednictvím náboj( kvarky si vyměňují barevný náboj prostřednictvím gluonů při tzv.silné interakci)gluonů při tzv.silné interakci)
-při výměně gluonů mění kvarky svůj barevný náboj a -při výměně gluonů mění kvarky svůj barevný náboj a vzniká silné barevné silové pole,které váže kvarky k soběvzniká silné barevné silové pole,které váže kvarky k sobě
-v přírodě jsou kvarky“uvězněny“ uvnitř -v přírodě jsou kvarky“uvězněny“ uvnitř hadronů(baryony,mezony),které jsou barevně neutrálníhadronů(baryony,mezony),které jsou barevně neutrální
-barevný náboj se za všech okolností zachovává(celý -barevný náboj se za všech okolností zachovává(celý vázaný systém se udržuje v barevně neutrálním stavu,je vázaný systém se udržuje v barevně neutrálním stavu,je pozorovatelný)pozorovatelný)
-působením slabé interakce se kvarky a leptony s vyšší -působením slabé interakce se kvarky a leptony s vyšší hmotností rozpadají na lehčí částice(proces končí až hmotností rozpadají na lehčí částice(proces končí až když se nemají na co rozpadat)když se nemají na co rozpadat)
-stabilní hmota se skládá pouze z elektronů a a nejlehčích -stabilní hmota se skládá pouze z elektronů a a nejlehčích dvou typů kvarků u a ddvou typů kvarků u a d
-při rozpadu se mění typ kvarku nebo leptonu,tedy jeho -při rozpadu se mění typ kvarku nebo leptonu,tedy jeho vůněvůně
-nosiči slabé interakce jsou -nosiči slabé interakce jsou bosony W+, W- a Z, čbosony W+, W- a Z, částice W ástice W jsou elektricky nabité, Z neutrální,které vůni neměníjsou elektricky nabité, Z neutrální,které vůni nemění
-kvark s je nositelem vlastnosti zvané podivnost(rozlišení)-kvark s je nositelem vlastnosti zvané podivnost(rozlišení)
Seznam použitých zrojů
http://artemis.osu.cz/mmfyz/am/am_2_2.htmhttp://www.sweb.cz/puntik/atom.html
http://sweb.cz/puntik/atom.htmlhttp://www-hep.fzu.cz
http://www.ms.mff.cuni.cz/~curnj1am/pages
Děkujeme také našemu supervizorovi Jiřímu Hronovi.
Děkujeme za pozornost.
