![]() |
|
|
ПАУЛИ ПРИНЦИППАУЛИ ПРИНЦИП, фундаментальный
принцип квантовой механику согласно которому у системы тождественных элементарных
частиц с полуцелым спином (фер-мионов) каждое квантовое состояние может быть заполнено
не более чем одной частицей. В. Паули сформулировал этот принцип, названный
им принципом запрета, в январе 1925, незадолго до того, как была создана квантовая
механика (1925-26), для объяснения наблюдаемых закономерностей в электронных
спектрах атомов, помещенных в магн. поле. Согласно этой формулировке, в атоме
не может существовать двух или более электронов, для которых значения всех четырех
квантовых чисел n, l, mi, и ms
одинаковы (см. Атом). В то время понятие спина еще не было
введено, поэтому четвертое квантовое число не описывалось В. Паули никакой моделью.
Он назвал связанное с ним свойство "характерной двузначностью квантовых свойств
электрона, которую нельзя описать классически". Впоследствии было показано
(П. Дирак, 1926), что ПАУЛИ ПРИНЦИП п. является следствием антисимметричности волновой
функции системы относительно перестановок электронов. В случае системы из N
невзаимодействующих электронов антисимметричная волновая функция Y(x1,
x2, ..., xN) может быть представлена в виде
определителя (детерминанта), составленного из волновых функций электронов ykp
(xi) в квантовых состояниях kp , характеризуемых
каждое четырьмя квантовыми числами (xi - совокупность
пространств. координат и спина i-го электрона): Если к.-л. две строки детерминанта
совпадают, он тождественно обращается в нуль. Отсюда следует, что все наборы
квантовых чисел kp должны быть разными, т. е. не может быть двух
электронов в одном состоянии. В дальнейшем принцип запрета
был сформулирован для всех известных частиц, а не только для электронов (В.
Паули, 1940). А именно: в системе тождеств. частиц со спином s осуществляются
только такие состояния, для которых полная волновая функция при перестановке любой
пары частиц умножается на (—1)2s, т.е. волновая функция симметрична
для целочисленных s (система частиц подчиняется статистике Бозе-Эйнштейна)
и антисимметрична при полуцелых s (статистика Ферми-Дирака). Частицы
с целыми значениями спина называют бозонами, с полуцелыми - фер-мионами. Принцип запрета относится
и к перестановочной симметрии составных частиц, напр, атомных ядер. В зависимости
от спина ядра можно говорить о ядрах-бозонах и ядрах-фермионах. Учет ПАУЛИ ПРИНЦИП п. для
ядер молекулы проявляется, в частности, во вращательных спектрах. Например,
в молекуле 16O2 ядра атомов 16O состоят из
четного числа нуклонов-фсрмионов и потому имеют целочисл. спин (являются бозонами).
Это означает, что волновая функция молекулы 16O2 должна
быть симметричной относительно перестановок ядер. Это приводит к запрету всех
вращательное уровней энергии с нечетными значениями вращательное момента, что подтверждается
наблюдаемыми закономерностями во вращательное спектрах. Понятие квантового состояния
частицы в системе справедливо в тех случаях, когда взаимодействие между частицами
можно заменить нек-рым эффективным полем, а каждую частицу можно характеризовать
индивидуальным набором квантовых чисел; при строгом рассмотрении системы взаи мод.
частиц существуют только квантовые состояния всей системы в целом. Одночастичное
приближение лежит в основе метода самосогласов. поля (метод Хартри-Фока; см.
Молекулярных орбиталей методы), широко применяемого в теории атомных
и мол. спектров, квантовой теории химической связи, при описании оболочечных моделей
атома и ядра и т.д. ПАУЛИ ПРИНЦИП п. в рамках одночастичного
приближения позволяет обосновать периодической систему химический элементов Д. И. Менделеева,
так как наличие в одном состоянии только одного электрона объясняет последовательность
заполнения электронных оболочек и связанную с этой последовательностью периодичность
свойств элементов. Макс. число электронов в оболочке с главным квантовым числом
n определяется, согласно ПАУЛИ ПРИНЦИП п., числом различные наборов квантовых чисел
l, ml, и ms,
т. е. равно Литература: Ван-Дер-Варден
Б., в сб.: Теоретическая физика 20 в., M., 1962, с. 231; Паули В., там же, с.
357; Каплан И. Г., "Успехи фнз. наук", 1975, т. 117, в. 4, с. 691--704;
его же, в сб.: Теоретико-групповые методы в физике, т. 1, M., 1980, с. 175;
Ландау Л. Д., Лифшиц E. M., Квантовая механика, 4 изд.. M., 1989. И. Г. Каплан. Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|