Поведение электронов вне атомной модели

Главный девиз этого вопроса - выяснить, реальны ли атомные оболочки или это просто свойство электронов.

Профессор, вам хорошо известен тот факт, что электроны (я для простоты говорю только о боровской модели атома водорода) ведут себя странно в атомоподобном квантовании орбиты, дискретном спектре элементов и т. д. Это можно объяснить через двойственная природа электронов (предложение де Бройля о квантовании).

Итак, представьте себе, что во внешнем магнитном поле электроны движутся по круговой замкнутой траектории, радиус которой определяется выражением

м в 2 р "=" д ( в × Б )
(точно так же, как и в атоме, за исключением того, что здесь нет ядра). Мой вопрос в том, как будет вести себя электрон в данной ситуации?

Одно из отличий, с которым я сталкиваюсь, заключается в том, что радиус орбиты квантуется в атомной модели, но здесь мы можем изменить радиус орбиты на произвольную величину, произвольно изменив величину B.

Так есть ли еще отличия? И что это означает для основного понятия атомных оболочек? (Предположим, что скорость электрона пренебрежимо мала по сравнению со скоростью света, чтобы можно было игнорировать релятивистские эффекты и математику!)

Ваши круговые орбиты в магнитном поле также квантуются. Это известно как уровни Ландау .
@JohnRennie, это квантование проявляется только в чрезвычайно малых масштабах длины, или макроскопический пучок электронов, например, в циклотроне, также будет занимать измеримо дискретизированные орбитальные радиусы, когда они циркулируют в нем? То есть обнаруживаются ли уровни Ландау в циклотроне? Я думал, что это не так (см. мой ответ ниже), но теперь я не уверен. Я удалю свой ответ, если он неправильный; пожалуйста, посоветуйте, спасибо- NN
@nielsnielsen в принципе уровни Ландау существуют в циклотроне, но на практике вы никогда не будете его наблюдать, поскольку расстояние между уровнями будет слишком маленьким, чтобы его можно было наблюдать. Ваш ответ в порядке.
@JohnRennie, спасибо за ваше понимание, это полезно - NN

Ответы (1)

Начнем с протона, притягивающего один электрон, как в атоме водорода. Электрон занимает основное состояние 1s, которое занимает очень микроскопический объем пространства, но имеет множество доступных орбиталей с более высокой энергией, на которые он может перейти.

В общем, чем выше энергия, связанная с орбиталью, тем дальше она находится от протона и тем ближе друг к другу становятся доступные энергетические уровни. В пределе «далеко» от протона доступные энергетические уровни настолько близки друг к другу, что сливаются в континуум, и теперь электрон ведет себя не как нечто, что может занимать только отдельные и дискретные энергетические уровни, будучи ограниченным потенциалом. хорошо, но как что-то неограниченное, что может свободно распространяться в макроскопическом пространстве с любым уровнем энергии, которое оно хочет, т. е. это свободная частица без квантования энергии.

Если затем мы направляем этот электрон в сильное магнитное поле, его траектория изгибается в виде круга, и чем быстрее он движется (то есть чем больше у него энергии), тем больше радиус круга. В этом макроскопическом случае доступные энергетические уровни изогнутого электрона настолько близки друг к другу, что, например, в случае электронов, выкипающих из горячего объекта, возникает широкий разброс радиусов, и любые эффекты квантования слишком малы, чтобы их можно было обнаружить.

Это означает, что ответ на ваш вопрос зависит от того, имеете ли вы дело с макроскопическими пучками множества неограниченных электронов в свободном полете через магнитное поле (атомных оболочек не существует; эффекты квантования необнаружимы) или вы говорите об одном электроне, ограниченном внутри субмикроскопическая область (эффекты квантования обнаруживаются в виде атомных оболочек).

Поведение электронов вне атомной модели
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v