Мне нужно получить красивую картину того, как электрон движется вокруг ядра? Я нахожу концепцию вероятности и орбиталей довольно сложной для понимания?
Дорогой Ашок, это экспериментально установленный факт, что движение электронов внутри атомов требует, чтобы мы говорили о вероятностных распределениях и волновых функциях, абсолютное значение которых должно быть возведено в квадрат, чтобы получить плотность вероятности. Уравнение для волновых функций известно и достаточно хорошо, его решения — орбитали — можно нарисовать. Это гораздо более «удобная» ситуация, чем во многих других разделах физики, где объекты даже нельзя нарисовать.
До появления квантовой механики у Нильса Бора была более простая модель атома водорода, похожая на Солнечную систему: электроны просто вращались по кругу. Он постулировал, что длина окружности не может быть произвольной, а должна удовлетворять «дискретному» условию. Это отразило многие свойства атома водорода, но было неверным в деталях: детали требуют квантовой механики и вероятностного языка.
Вы не единственный, у кого есть проблемы с этим - многие люди, в том числе известные физики (не говоря уже о тысячах не очень известных физиков сегодня, и многих поклонниках физики), не хотели принимать вероятностное описание как основное. Они думали, что должно существовать более «понятное» описание, подобное классической физике. Однако эти люди, включая Эйнштейна, оказались неправы.
Я нахожу объяснение из Википедии довольно четким: атомная орбиталь — это математическая функция, описывающая волнообразное поведение либо одного электрона, либо пары электронов в атоме. Эту функцию можно использовать для расчета вероятности обнаружения любого электрона атома в любой конкретной области вокруг ядра атома.
На самом деле никто не «знает», что электрон делает вокруг ядра, но мы знаем, что абсолютное значение волновой функции — это плотность вероятности того, что электрон может быть найден в этой точке пространства. Постройте его, и вы получите красивые изображения орбиталей. В противном случае понятие «движение» является классическим, и его нельзя распространить непосредственно на малые масштабы.
Электрон вокруг ядра описывается сложной волновой функцией как с действительной, так и с мнимой частями. Электрон больше не описывается как движущийся вокруг ядра, но с определенной вероятностью обнаруживается вокруг ядра, как это определяется уравнением Шредингера. Здесь вероятность — это мера шанса обнаружить электрон над областью. Если кто-то может измерить (но, конечно, никто не может в действительности) положение электрона относительно ядра, то он или она найдет электрон с некоторой вероятностью, и если продолжить заполнение всех положений электрона, измеренных за период времени тогда он или она найдет форму, называемую орбитальной. Это поможет вам лучше визуализировать.
Родригес
Мурод Абдухакимов