Бордың сәйкестік қағидасы

Классикалық бөлшек шұңқырда кез-келген энергияға ие бола алады және шұңқыр түбіндегі тыныштықтағы бөлшек үшін. Ал кванттық бөлшек спектрі дискретті, оның ең аз энергиясы n=1 мәніне сәйкес келеді және ол нөлге тең болмайды. Кванттық бөлшек тыныштықта болуы мүмкін емес. Классикалық бөлшек шұңқырдың кез келген нүктесінде болу ықтималдығы бірдей. Кванттық бөлшектің, мысалы ең төменгі n=1 энергетикалық деңгейде шұңқырдың ортаңғы бөлігінде болу ықтималдығы ең жоғары болады, ал шұңқырдың шет жағында кез-келген деңгейде бөлшектің табылу ықтималдығының тығыздығы нөлге тең. Бордың сәйкестік қағидасы

Магниттік құбылыстарға ортаның әсері іс жүзінде магниттік өтімділік m арқылы есептелініп келді. Ортаның магниттік қасиетін және оның магнит индукциясына әсерін түсіндіру үшін магнит өрісінің заттағы атомдар мен молекулаларға әсерін қарастыру керек.

Кез-келген денеде молекулалар мен атомдардағы электрондардың қозғалысымен шартталған микроскопиялық токтар (микротоктар) бар болатындықтан, магнит өрісінде орналасқан барлық заттар магниттеледі.

Көптеген магниттік құбылыстарды түсіндіру үшін, атом оң зарядталған ядродан тұрады, ал электрондар күн жүйесіндегі планеталарға ұқсас шеңбер немесе эллипс бойындағы орбитада ядроны айнала қозғалады деген квазиклассикалық модель (атомның планетарлық моделі) қолданылады. Де Бройль гипотезасы Де Бройль идеясы бойынша, дуализм тек оптикалық құбылыстарға ғана тән емес, оның универсалды мәні бар, яғни корпускулалық-толқындық қасиеттер тек қана фотонмен бірге, барлық бөлшектерде болады; мысалы, электронда да болады. Де Бройль теориясы бойынша кез келген микрообъектінің бір жағынан корпускулалық сипаттамалары болады: энергия, импульс, екінші жағынан толқындық сипаттамалары болады: жиілік, толқын ұзындығы. Кез келген бөлшектің корпускулалық-толқындық сипаттамалары дәл фотонның сипаттамалары сияқты байланысқан:,. (10.1) Еркін қозғалатын бөлшек ретінде қарастырылатын толқын де Бройль толқыны деп аталады. Кез келген бөлшектің W энергиясы оның импульсіне р тәуелді. Бұл тәуелділік әр бөлшек үшін әр түрлі, (себебі әр бөлшектің табиғаты әр түрлі, мысалы релятивистік емес бөлшек үшін). Кез келген толқынның жиілігі оның толқындық векторына тәуелді; Бұл тәуелділік дисперсия заңы деп аталады. Бұл заң әрбір толқын үшін әртүрлі жазылады. Сонымен, энергиясы өте жоғары емес қозғалыстағы электронға немесе кез-келген бөлшекке толқын ұзындығы (10.2) болатын толқындық процесс сәйкес келеді.

Жарық табиғатына деген адамдардың көзқарасы ерте заманнан ақ қалыптаса бастаған. Осыдан екi жарым мың жыл бұрын Пифагор «әрбiр зат өзiнен аса ұсақ бөлшектер шығарады, ол бөлшектер адам көзiне жетiп, адам заттарды көредi» деп түсiндiрген. Көптеген ғасырлар бойы үстемдiк құрған осы пiкiрдi И.Ньютон одан әрi дамытты. Ол жарық бөлшектерiн корпускулалар деп атап, бұл бөлшектер инерция заңын қанағаттандырады деп есептедi. Бұлай деу тәжiрибеден байқалатын жарықтың түзу сызық бойымен таралу, шағылу заңдарын түсiндiруге мүмкiндiк беретiн. Одан әрi жарық жөнiнде жаңа тәжiрибелiк деректердiң жинақталу барысында интерференция және дифракция тәрiздi құбылыстар ашылды. Бұл құбылыстарды жарықтың корпускулалық қасиетi арқылы түсiндiру мүмкiн емес едi. Осымен байланысты ХIХ ғасырдың басында Х.Гюйгенс, Ю.Юнг және О.Френель тәрiздi ғалымдардың еңбектерiнде жарықтың толқындық теориясы ұсынылып, қалыптасты.

Жарық жөнiндегi көптеген көкейтестi мәселелердiң шешiмi тек Максвелл ойлап тапқан электромагниттiк өрiстiң теориясынан кейiн ғана табылды. Бұл теориядан жарық дегенiмiз толқын ұзындығы белгiлi бiр аралықта жатқан электромагниттiк толқындар екендiгi шығатын.Жарықтың табиғатын түсiнуде оның жылдамдығының шектi екендiгiн анықтаудың маңызы зор болды. Жарық жылдамдығын алғаш рет ХVII ғасырдың аяғында О.Ремер өлшеген болатын. Ремер әдiсi Юпитер планетасының серiгiнiң қозғалысын бақылауға негiзделген болатын.

Дэвиссон джемер тәжирибелері. Жарықтың интерференциясы мен дифракциясы Жарық – толқындық және корпускалалық қасиеті байқалатын электромагниттік толқын. Жарықтың толқындық қасиеті интерференция және дифракция құбылысында байқалады. Интерференция деп когерентті толқындардың қосылуы аймағында жарық екпінділігінің үлестіруімен жүретін құбылысты айтады. Осындай жағдайда жарықтың максимумдары мен минимумдары байқалады. Жарық екпінділгі деп түсетін жарыққа перпендикуляр жазықтықтың бірлік ауданынан бірлік уақыт ішінде жарық толқыны тасымалдайтын орташа энергияға тең шаманы айтады. Екпінділік түсетін толқынның амплитудасының квадратына пропорционал. Когерентті толқын – бұл тербеліс жиіліктері бірдей, қосылу нүктесінде уақытқа байланысты фазалар айырымы немесе қосылу нүктесіне дейінгі D оптикалық жол айырымы тұрақты болатын толқындар. Сонымен қатар, жарық толқындарында тербеліс бағыты бірдей болу керек.

Шредингер теңдеуі, толқындық теңдеу – релятивистік емес кванттық механиканың негізгі теңдеуі. Мұны алғаш рет Э.Шредингер тапты (1926). Ньютонның механикадағы қозғалыс теңдеулері мен Максвелл электрдинамикадағы теңдеулері классик. физикада қандай түбегейлі рөл атқарса, Шредингер теңдеуі кванттық механикада сондай рөл атқарады. Шредингер теңдеуі толқындық функция (пси функция) арқылы кванттық нысандар күйінің уақыт бойынша өзгеруін сипаттайды. Егер бастапқы кездегі толқындық функцияның мәні 0 белгілі болса, онда Шредингер теңдеуін шешу арқылы осы функцияның кез келген уақыт мезетіндегі мәнін (x, y, z, t) табуға болады. V(x, y, z, t) потенциалы тудыратын күштің әсерінен қозғалатын, массасы m бөлшек үшін Шредингер т. мына түрде жазылады:, мұндағы d2/dx2+d2/dy2+d2/dz2 Лаплас операторы, =h/2 – Планк тұрақтысы. Бұл теңдеу Шредингердің уақытқа тәуелді теңдеуі деп аталады. Егер V уақытқа тәуелсіз болса, онда Шредингер теңдеуі төмендегі түрде жазылады:, мұндағы Е-кванттық жүйенің толық энергиясы. Бұл теңдеу Шредингердің стационер күйдегі теңдеуі деп аталады. Кеңістіктің шектелген аумағында қозғалатын кванттық жүйелер (бөлшектер) үлесі Шредингер теңдеуінің шешімі энергияның кейбір дискретті (үздікті) мәндерінде n1, n2, …, nn, … ғана болады; бұл қатардың мүшелері бүтін кванттық сандармен (n) нөмірленеді. Әрбір n-нің мәніне n (x, y, z) толқындық функциясы сәйкес келеді. Толқындық функцияның толық жиынтығы n1, n2, …, n, белгілі болса, кванттық жүйенің барлық параметрлерін анықтауға болады. Шредингер теңдеуі табиғаттағы микробөлшектердің бөлшектік-толқындық қасиеттерін матем. өрнек арқылы толық сипаттайды және ол сәйкестік принциптерін қанағаттандырады. Бұл теңдеу шекті жағдайда (де Бройль толқынының ұзындығы қарастырылып отырған қозғалыстың өлшемдерінен әжептәуір кіші болғанда) бөлшектердің қозғалысын классик. механика заңдарымен сипаттауға мүмкіндік береді. Шредингер теңдеуінен қозғалысты траектория арқылы сипаттайтын классик. механика теңдеулеріне ауысу толқындық оптикадан геометрик. оптикаға ауысуға ұқсас. Матем. көзқарас бойынша Шредингер теңдеуі толқындық теңдеуге жатады және өзінің құрылымы бойынша периодты әсер ететін жіңішке ішектің тербелісін сипаттайтын теңдеуге ұқсас. Бірақ ішектің тербелісін сипаттайтын теңдеудің шешімі берілген уақыт мерзіміндегі ішектің геометр. пішінін беретін болса, ал Шредингер теңдеуі шешімінің тікелей физикалық мағынасы болмайды. Дегенмен толқындық функция квадратының n(x, y, z, t)/2 физикалық мағынасы бар. Ол бөлшектің температурасы ӘС уақыт мезетіндегі координаттары x, y, z, нүктенің төңірегінде бірлік көлемде болу ықтималдылығын анықтайды. Ықтималдықтарды қосу теоремасына сүйеніп микробөлшекті температурасы ӘС уақыт кезеңінде шекті V көлемде мына өрнек арқылы табуға болады: мұндағы W – микробөлшектің V көлемде орналасу ықтималдылығы

Гейзенбергтің анықталмағандық қатынасы. Гейзенбергтің анықталмағандық қатынасын кванттық механика есептерін шығаруға қолдану. Классикалық механикада кез келген бөлшек белгілі бір траекториямен қозғалатын болса, онда кез келген уақыт мезетінде оның координатасы мен импульсін анықтауға болады. Классикалық бөлшектен айырмашылығы микробөлшектердің толқындық қасиеттері бар екенінде. Негізгі айырмашылығы микробөлшектердің траекториясы хаостық, ал оның координатасы мен импульсінің дәл мәнін анықтау мүмкін емес. Бұл корпускулалық-толқындық дуализмнен шығады. Мысалы, электрон үшін координата мен импульс компонентінің дәл мәнін анықтау мүмкін емес. пен анықталмағандықтары төмендегі қатынасты қанағаттандырады. (10.3)Аналогиялық түрде (10.3) қатынасын пен, пен үшін де және энергия мен уақыт үшін де жазуға болады. (10.4) (10.3) и (10.4) қатынастары анықталмағандық қатынастары деп аталады. Анықталмағандақ қатынастарын бірінші рет 1927 ж. В.Гейзенберг орнатты. Бұл қатынастардың физикалық мағынасы: микроәлем объектісі координаталары мен импульс проекцияларының дәл мәні анықталатын күйде бола алмайды. (10.4) формулаға сәкес энергияны дәлдікпен өлшеу үшін уақыт қажет. Егер жүйе тұрақты болмаса (радиоактивті ядро), онда өмір сүру уақытының шекті болуына байланысты оның энергиясы -дан аз емес статистикалық дәлдікпен анықталады, (10.5) мұндағы – жүйенің өмір сүру уақыты. Мұндай сипаттама классикалық механикадағы бөлшек қозғалысының сипатттамаларынан өзгеше болады, себебі классикалық механикада бөлшек белгілі траекториямен қозғалады және әрбір нүктедегі координатасы мен импульсі белгілі. Екі түйіндес айнымалының анықталмағандық мәндерінің көбейтіндісі Планк ħ тұрақтысынан аз болмайды деген тұжырым Гейзенбергтің анықталмағандық принципі деп аталады. Гейзенбергтің анықталмағандық принципі кванттық механикадағы фундаменталды қағидаларының бірі болып табылады және корпускулалық-толқындық дуализммен байланысты.
Сутегі атомындағы электронның орбитасы тек дискретті мәндерді қабылдайды, яғни квантталады.
импульс моменті – материалдық нүктенің немесе жүйенің механикалық қозғалысының динамикалық сипаттамаларының бірі. Күш моменті тәрізді қозғалыс мөлшерінің моменті центрге (нүктеге) және оське де қатысты анықталады. Материалдық нүктенің центрге (O) қатысты қозғалыс мөлшерінің моменті центрден жүргізілген қозғалыстағы нүктенің радиус-векторының (r) оның қозғалыс мөлшерінің (mυ) векторлық көбейтіндісіне тең

Бөлшектің еркін қозғалысы кезінде оның толық энергиясы кинетикалық энергиясына тең болады. Еркін электронның қозғалысына монохроматты жазық де Бройль толқыны сәйкес келеді.

Еркін электронның қозғалысына монохроматты жазық де Бройль толқыны сәйкес келеді.

Еркін қозғалыстағы бөлшектің толқындық функциясы

Классикалық механикада бөлшектің қозғалысы динамикалық айнымалылар деп

аталатын координата, импульс сияқты физикалық шамалар арқылы сипатталады.

Əрбір уақыт моментінде бұл физикалық шамалар нақты мəндерге ие болады.

Сондықтан классикалық механикада бөлшектің қозғалысын сипаттаудың негізгі

мақсаты осы динамикалық айнымалылардың уақытқа тəуелділігін тағайындау болып

табылады. Ал, кванттық механикада динамикалық айнымалылардың əртүрлі

мəндерінің ықтималдылығы мен олардың орта мəндері ғана қарастырылады.

Электрондық күйлерінің энергетикалық спектрлері тек валенттік зона мен өткізгіш зонадан тұратын қатты денелер рұқсат етілмеген зонасының еніне байланысты диэлектриктер немесе жартылай өткізгіштер болады. Егер кристалдың рұқсат етілмеген зонасының ені бірнеше электронвольт шамасында болса, онда электрондар жылулық қозғалыс нәтижесінде валенттік зонадан өткізгіштік зонаға өте алмайды да, кез-келген температурада кристалл диэлектрикке айналады. Егер рұқсат етілмеген зонаның ені өте кішкене болса ( =1эВ шамасында), электрондар валенттік зонадан өткізгіштік зонаға (электрондарға энергия бере алатын жылулық қозу немесе сыртқы көз нәтижесінде) оңай ауыса алады да, кристаллдар жартылай өткізгіштер болып табылады. Зоналық теория тұрғысынан металдар мен диэлектриктердің айырмашылығы мынада: 0 К температурада металдардың өткізгіштік зонасында электрондар орналасады, ал диэлектриктердің өткізгіштік зонасында электрондар болмайды. Диэлектриктер мен жартылай өткізгіштердің айырмашылығы олардың рұқсат етілмеген зоналарының енімен анықталады: диэлектриктер үшін олардың ені айтарлықтай кең (мысалы, NaCl үшін =6 эВ), ал жартылай өткізгіштердің ені өте жіңішке (мысалы, германий үшін =0,72 эВ). 0 К- ге жуық температураларда жартылай өткізгіштер диэлекриктерге айналады, себебі электрондардың өткізгіштік зонаға өтуі болмайды. Жартылай өткізгіштерде температура артқан сайын жылулық қозғалыс нәтижесінде өткізгіштік зонаға ауысатын электрондардың саны артады да, өткізгіштердің электр өткізгіштігі артады.

Кванттық сандар – кванттық жүйелерді (атом ядросын, атомды, молекуланы, т.б.), жеке элементар бөлшектерді, жорамал бөлшектерді (кварктер мен глюондарды) сипаттайтын физикалық шамалардың мүмкін мәндерін анықтайтын бүтін немесе бөлшек сандар. Кванттық жүйе күйін түгелдей анықтайтын кванттық сандардың жиынтығын толық кванттық сандар деп атайды. Атомдағы электронның күйі үш кеңістіктік координата және спин мен байланысқан электронның төрт еркіндік дәрежесіне сәйкес келетін төрт кванттық санмен анықталады. Олар сутек атомы және сутек тәрізді атомдар үшін былайша аталады: бас кванттық сандар (n), орбиталық кванттық сандар (l), магниттік кванттық сандар (ml), магнитті спиндік не спиндік кванттық сандар (ms). Кванттық сандар микродүниеде өтетін процестердің дискретті сипаты бар екендігін бейнелейді әрі олар әсер квантымен, яғни 'Планк тұрақтысымен тығыз байланысты болады. Спин -орбиталық өзара әсер ескерілген кезде электронның күйін сипаттау үшін ml мен ms -тің орнына толық қозғалыс мөлшері моментінің кванттық саны (j) мен толық момент проекциясының кванттық саны (mj) пайдаланылады. Атомның, т.б. кванттық жүйелердің күйін сипаттау үшін күй жұптылығы (P‘) делінетін тағы да бір кванттық сан енгізіледі. Ол +1 не –1 мәндерін қабылдайды. Элементар бөлшектер физикасы мен ядролық физикада бұдан да басқа кванттық сандар енгізіледі. Мысалы, электрлік заряд (Q), бариондық заряд (B), электронды-лептондық заряд(Le), мюонды-лептондық заряд (Lm), изотоптық спин (T), ғажаптылық (оғаштық) (S) не гиперзаряд, т.б. Кванттық сандар элементар бөлшектердің кванттық сандары олардың (бөлшектердің) өзара әсері мен бір-біріне айналу процесін анықтайтын ішкі сипаттамасы болып табылады. Кең мағынада кванттық сандар деп, көбінесе, кванттық механикалық бөлшектер (немесе жүйелер) қозғалысын анықтайтын және қозғалыс кезінде сақталатын физикалық шамаларды айтады

спиндік не спиндік кванттық сандар (ms)

Спин -орбиталық өзара әсер ескерілген кезде электронның күйін сипаттау үшін ml мен ms-тің орнына толық қозғалыс мөлшері моментінің кванттық саны (j) мен толық момент проекциясының кванттық саны (mj) пайдаланылады.

Бор магнетоны — магниттік моменттің атомдық және ядролық физикада, қатты дене физикасында, элементар бөлшектерде, т.б. қабылданған өлшеу бірлігі. Бор магнетоны бос электронның магниттік моментіне тең. Оның сандық мәні: μ_B = 927,400915(26)×10⁻²³ эрг/Гс;, мұндағы е — электр зарядының абсолют шамасы, m — электрон массасы, ћ — Планк тұрақтысы, c — вакуумдағы жарық жылдамдығы.

Бор магнетоны — магниттік моменттің атомдық және ядролық физикада, қатты дене физикасында, элементар бөлшектерде, т.б. қабылданған өлшеу бірлігі. Бор магнетоны бос электронның магниттік моментіне тең. Паули принципі. Күрделі атомдардың орбитальдарын электрондармен толтыру үшін орбитальдардың әрқайсысында бола алатын электрондар санын анықтап алу қажет. Ол үшін 4 квант санын өзара комбинациялайдың жолын білу керек.

Швецария физигі В. Паули 1925 жылы элементтердің периодтық жүйедегі орнына қарап және спектрлерін анализдей отырып, квант сандарын электронның реалды күйін сипаттай алатындай етіп, комбинациялаудың жалпы принципін ұсынған. Паули бұл тыйым салу деп аталған принципі бойынша бір атомның ішінде барлық жағынан ұқсас екі электрон болуы мүмкін емес, яғни атомдағы 2 электронның 4 квант санының төртеуі де бірдей бола алмайды.

Атомдағы әрбір электронның басқалардан гөрі ең кемінде бір квант саны өзгеше болуы керек. Паули принципін пайдалана отырып алғашқы екі квант қабатында бола алатын электрондардың санын табайық: n = 1, l = 0 десек, ондағы электрондардың тек спиндері ғана өзгеше болады: Штерн – Герлах Тәжириебесі – атомның магниттік моментінің бар екендігін және оның сыртқы магнит өрісі бағытындағы проекциясының нақтылы бір дискретті мәндер ғана қабылдайтындығын (кеңістіктік квантталу құбылысы) дәлелдейтін тәжірибе. Тәжірибені әуелі күміс атомдарын, содан кейін басқа да атомдарды пайдалана отырып, 1922 жылы неміс ғалымдары О.Штерн мен В.Герлах жүзеге асырды.Штерн – Герлах Тәжириебесінде зерттелетін заттан (мысалы, күміс) жасалған пеш (К) ауасы сорылып алынған ыдысқа орналастырылады (қаласурет). Пеш қызған кезде буланған күміс атомдарының жіңішке шоғы ВВ саңылаулардан өтіп, SN электрмагнитполюстерінің арасындағы әр текті магнит өрісі арқылы РР пластинкасына барып түседі. Содан пластинка бетінде күміс атомдарының ізі пайда болады. Штерн – Герлах Тәжириебесінде күміс атомдарының шоғы әр текті магнит өрісі арқылы өткен кезде, ондағы (Н) күші әсер етіп, оларды алғашқы түзу сызықты қозғалыс бағытынан ауытқытады, мұндағы – жеке атомның магниттік моменті, Н – магнит өрісінің кернеулігі. Классик. теория бойынша мен Н арасындағы бұрышқа ешқандай шек қойылмайтындықтан, РР пластинкада тек біртұтас енді жолақ байқалуы тиіс еді. Ал тәжірибе нәтижесі бұдан өзгеше болып шықты: күміс атомдарының магнит өрісін қоспай тұрғандағы пластинка (РР) бетінде қалдыратын жіңішке сызық тәрізді ізінің орнына, олардың әр текті магнит өрісінен өткеннен кейін қалдыратын ізі, онымен салыстырғанда симметриялы болып орналасқан 2 жіңішке сызық түрінде (басқа атомдар жағдайында одан да көп) пайда болатындығы байқалды. Бұл нәтиже кванттық теория болжаған кеңістіктік квантталудың бар екендігін дәлелдейді. Атомдардың бұрыштық моментінің бар екендігі, олардағы электрондардың меншікті (өзіндік) моменттерінің (спинінің) бар екендігі арқылы түсіндіріледі. Тәжірибе кезінде қолданылған атомдардың орбиталық моменті алғашқыда нөлге тең болуға тиіс. Ол момент сыртқы магнит өрісінің әсерінен байқалды. Ал спин сыртқы өріс бағытында екі-ақ түрлі проекцияланатындықтан, спиндік кванттық санының мәні 1/2-ге тең болуы керек. Тәжірибе деректеріне сүйене отырып жүргізілген есептеулер бойынша атомның магниттік моментінің шамасы Бор магнетонына тең.

Хунд ережесі. Бір деңгейшелер аралығында сәйкес орбитальдарды электрондармен толтырған кезде,электрондар спиндерінің қосындысы максимал болуы керек.Барлық орбиталдарда бір электроннан орналасқаннан кейін,келесі электрондар жұптасып орналасады.

ЭЛЕМЕНТТЕРДІҢ ПЕРИОДТЫҚ ЖҮЙЕСІ, химиялық элементтердің жіктелуі – Д.И. Менделеев ашқан периодтық заңның кестелік (графиктік) бейнесі (қ. Менделеевтіңпериодтық заңы). Менделеев элементтерді периодтық жүйеге орналастырғанда олардың атом. салмақтарының өсуіне, сонымен қатар олардың хим. қасиеттерінің өзгеруіндегі периодты заңдылыққа сүйенді. Ол кестедегі кейбір элементтерді (Co – Nі, Te – І) атом. салмақтарының өсу бағытына сай емес, хим. ұқсастығына қарай орналастырды, бірнеше элементтердің сол кезде қабылдаған атом салмақтарын 1,5 – 2 есе өзгертті

Рентген сәулесі — гамма- және ультракүлгін сәулелер арасындағы диапазонды қамтитын электрмагниттік толқындар. Толқын ұз. 2 ангстремнен кіші Рентген сәулесі шартты түрде қатаң, 2 ангстремнен үлкен Рентген сәулесі жұмсақ Рентген сәулесі деп аталады. Рентген сәулесін 1895 ж. неміс физигі В.К. Рентген ашқан. Ол 1895 — 97 ж. Рентген сәулесінің қасиеттерін зерттей отырып, алғашқы рентген түтігін жасады. Рентген сәулесінің түрлі материалдар мен адам денесінің жұмсақ ұлпаларынан өтіп кететіні байқалған соң, оны медицинада кеңінен қолдана бастады. 1912 ж. Рентген сәулесінің дифракциясы ашылып, кристалдардың құрылымы периодтыболатыны дәлелденді.

Зееман эффектісі - магнит өрісі әсерінен атомның, т.б. атомдық жүйелердің энергия деңгейлері мен спектрлік сызықтарының жіктелуі. Бұл құбылысты голланд физигі П.Зееман (1865 – 1943) ашқан (1896). Магнит өрісі әсерінен энергия деңгейлері зеемандық қосымша деңгейлерге жіктеледі: і және k қосымша деңгейлердің арасындағы ауысулар кезінде бір спектрлік сызықтың орнына бірнеше полярланған құраушылар түзіледі. Магнит өрісі кернеулігінің (Н) бағытына перпендикуляр бағыттағы дараспектрлік сызықтар үшін (1-сурет) Н-тың бағытымен полярланған σ-құраушының алғашқы сызықтарымен салыстырғанда ығыспаған зеемандық триплет (үш еселі) және Н-қа перпендикуляр полярланған әрі π-мен салыстырғанда симметриялы σ-құраушылар пайда болады (жай Зееман эффектісі және қалыпты Зееман эффектісі, 2-суретті қ.). Зееман эффектісінің жоғары ретті дублеттері (екі еселі) мен мультиплеттері (көп еселі) үшін жіктелудің күрделі бейнесі байқалады: бір-бірінен бірдей қашықтықта тұрған бірнеше σ-құраушылары және олармен салыстырғанда симметриялы екі σ-құраушылар тобы (аномальды немесе күрделі Зееман эффектісі) түзіледі.

Магниттік резонанс — зат бөлшектерінің (электрондардың, атом ядроларының) магниттік моменттері бағдарларының өзгеруіне байланысты заттың белгілі бір жиіліктегі (w) электрмагниттік толқындарды таңдап жұтуы. Электрондық парамагниттік резонансты (ЭПР. ESR) Е.К.Завойский (1944) ашқан. Бұл тұрақты магниттік моментке ие болатын, құрамында бөлшектері (атомдары,молекулаларьі, иондары) бар жүйенің өзіне электромагниттік өріс знергиясын резонансты сіңіру кұбылысы. Мұндайда кеңістікте әр түрлі бағыттағы магниттік моментіменбайланысқан энергетикалық деңгейлері арасында энергияның сіңірілуі индукцияланады. Ядролық магниттік резонанс (ЯМР) – қатты, сұйық және газ тәріздес денелерде радиожиілік диапазонындағы электрмагниттік энергияныңрезонанстық жұтылуы. Мұндай резонанстық жұтылу құбылысы сыртқы магнит өрісіне орналасқан зат ядроларының магнетизміне байланысты пайда болды. Молекула — электрбейтарап жүйе. Егер молекулада оң және теріс зарядтардың “ауырлық центрі” сәйкес келмесе, онда молекула полюсті және олардың меншікті электрлік дипольдік моменті болады. Молекула (лат. moles – масса)^[1] – жай немесе күрделі заттың негізгі химиялық қасиеттерін сақтайтын және өздігінен өмір сүретін ең кіші бөлшек. Молекула сыртқы электр өрісінде дипольдік моментке ие болу қасиетімен сипатталады. Молекулалардың басым көпшілігі диамагнитті, яғни тұрақты магниттік моменті болмайды; олардың магниттік алғырлығы теріс. Парамагнитті молекула тұрақты магниттік моментінің болуымен сипатталады. Парамагниттік қасиет молекуланың құрамында жұпталмаған электрондардың болуымен байланысты; олардың магниттік алғырлығы оң болады. Молекула туралы көптеген ақпарат оптикалық, мессбауэрлік, фотоэлектрондық, ядролық магниттік резонанс, ядролық квадрупольдік резонанс спектроскопиялары, сонымен қатар кванттық химия және химиялық әдістер көмегімен алынады.

Молекулааралық өзара әсер – электрлік қасиеті жағынан бейтарап молекулалар немесе атомдар арасындағы өзара әсер. Бұл әсер молекулааралық қашықтыққа (r) тәуелді және өзара әсердің потенциалдық энергиясы U(r) арқылы өрнектеледі. Заттардың көптеген қасиеттері мен агрегаттық күйі осы U(r)-дің шамасы арқылы анықталады. Молекулааралық өзара әсер ұғымын (1873) голланд ғалымы Йоханнес Ван-дер-Ваальс нақты газдар мен сұйықтықтардың қасиетін түсіндіруге қолданды. Оның болжамы бойынша бір-біріне жақын орналасқан молекулалар арасында тебіліс күштері әсер етеді де, ал молекулааралық қашықтық (r) артқанда бұл күштер тартылыс күштерімен алмасады. Осы болжамдарды пайдалана отырып ол нақты газдардың күй теңдеуін [(р + а/V2)(V-b) = RT] қорытып шығарды. Күйі пішіні. Температураның өзгеруіне байланысты зат үш түрлі күйде: қатты, сұйық және газ күйлерінде бола алады. Әр түрлі күйдегі заттың қасиеттері де түрліше болады. Кристалдың элементар бөлшектерінің арасындағы байланыс атомның электрондық құрылысына байланысты төртке бөлінеді:

1)металдық;

2) иондық;

3) коваленттік;

4) молекулалық (ван-дер-ваальстік).

Металл құрылысын баяу қозғалатын оң зарядты иондар арасында еркін қозғалатын теріс зарядталған электрондар орналасқан иондар жиынтығы деп қарауға болатынын айттық. Міне, осы оң және теріс зарядты иондар арасындағы электрстатикалық тартылыс арқылы металдық байланыс орнайды. Металға тән жоғары жылу және электр өткізгіштік және т.б. қасиеттер бос электрондар арқылы сипатталады.

Оң зарядталған иондар мен теріс зарядталған электрондар өзара әрекеттесіп, тартылыс күшін тудырса, оң зарядты иондар керісінше тебу күшін тудырады. Осы күштер әрекетінен кристалл бөлшектері бір-біріне жақындап, күштердің теңесуі белгілі бір атом аралық қашықтықта орын алады. Осы атом аралық қашықтықта байланыс энергиясы ең аз мөлшерде болып, кристалл термодинамикалық тұрақты жағдайға келеді. Байланыс энергиясы металдың балқу температурасын, серпімділік модулын және т.б. анықтайды.

Металдық байланыс периодтық жүйенің көптеген элементтеріне, оның ішінде өтпелі металдарға тән (1.1 кесте).

Коваленттік кристалдарда байланыстың коваленттік түрі басым келеді. Бұл байланыс әрекеттескен көрші атомдардың валенттілік электрондарын ортақ етіп, валенттілік аймағын құру арқылы орнайды. Коваленттік байланыстың мысалы ретінде сутекті алуға болады. Сутектің екі атомында бір бірден валенттілік электрон бар. Осы екі электрон сутектің бір атомынан екіншісіне ауысу арқылы бағытты байланыс орнатады.

Ван-дер-ваальстік байланыс кез келген элементар бөлшектің (атом, ион, молекула) арасында орын алғанмен, шамасы жағынан басқа байланыс түрлерінен төмен келеді.

Көпшілік кристалда атом аралық байланыстың бірнеше түрі қатар орын алса, кейбір кристалда байланыс түрі жалғыз-ақ болады. Мысалы, инертті газ кристалында бір-ақ байланыс түрі бар, ол молекулалық. Сондықтан кристалл құрылымы мен қасиетін анықтайтын тек ван-дер-ваальстік байланыс.

Инертті газдың энергиялық деңгейі толықтай құрылғандықтан, атомдар арасында, электрон алмасу орын алмайды. Байланыс атомдарда поляризацияның лезде пайда болуынан орнайды. Қатты денелердің зоналық теориясы денелердің металдарға, диэлектриктерге және жартылай өткізгіштерге бөлінетіндігін олардың электрлік қасиеттерінің айырмашылықтары арқылы, атап айтқанда, рұқсат етілген зоналардың электрондармен толтырылулары мен рұқсат етілмеген зоналардың ендерінің әртүрлілігімен түсіндірді.

Зонадағы энергетикалық деңгейлердің электрондармен толтырылу дәрежесі сәйкес атомдық деңгейдің толтырылуымен түсіндіріледі. Мысалы, Атомның қандай да бір деңгейі Паули принципіне сәйкес толығымен электрондармен толтырылған болса, онда одан түзілген зона толығымен толтырылған болады. Жалпы жағдайда электрондармен толығымен толтырылған және еркін атомдардың ішкі электрондарының энергетикалық деңгейлерінен түзілген валенттік зона және немесе электрондармен жартылай толтырылған, немесе бос және оқшауланған атомдардағы сыртқы электрондардың энергетикалық деңгейлерінен түзілген өткізгіштік зона (бос зона) жайлы айтуға болады. Ядролық модель – атом ядросының оңайлатылған бейнесі. Ол атом ядросын сипаттайтын әр түрлі шамаларды анықтайтын есептің қарапайым математикалық шешімін табуға мүмкіндік береді. Ядролық модельді құру кезінде атом ядросының кейбір жеке қасиеттеріне ғана назар аударылып, оның басқа қасиеттеріне мән берілмейді.
Ядролық модельдерді төмендегідей 3 топқа бөлуге болады:
1) ядроның негізгі күйлерінің жалпы қасиеттерін сипаттайтын;
2) ядроның қозу спектрлерін сипаттайтын;
3) ядроның ұшып келе жатқан бөлшектермен өзара әсерін сипаттайтын.
Бірінші топтағы ядролық модельдер ядродағы заттың орнықтылығын, ядролық күштердің қанықтылығын түсіндіреді.
Екінші топтағы ядролық модельдер ядроның тәжірибеде байқалатын энергия деңгейлерін сипаттауға, энергия деңгейлерінің қалпын немесе олардың тығыздығын, ядролардың магниттік және квадрупольдық моменттерін есептеуге, сондай-ақ атом ядросының спинін, т.б. анықтауға мүмкіндік береді. Осы топтағы модельдер магиялық ядролардың орнықты болу себебін де түсіндіре алады Масса ақауы, масса дефектісі — атом ядросын құраушы нуклондар (нейтрондар мен протондар) массаларының қосындысы мен ядро массасының (М) арасындағы айырым

АтомныңБайланыс энергиясы — байланысқан жүйені (мысалы, атом, молекула, атом ядросы, т.б.), оны құрайтын бөлшектерге (құраушыларға) жіктеуге және оларды бір-бірінен арасында өзара әсер болмайтындай қашықтыққа алыстату үшін жұмсалатын энергия; біртұтас жүйе болып байланысқан бөлшектер жиынтығының сипаттамасы.Магниттік момент[1] — заттың магниттік қасиеттерін сипаттайтын негізгі шама. Электр-магниттік құбылыстардың классикалық теориясына сәйкес магнетизмнің (Магниттік моменттің) көзі электр макротоктар және микротоктар (атомдық) болып табылады. Магнетизмнің қарапайым көзі ретінде тұйық ток алынады. Электр-магнит өрістің классикалық теориясы және тәжірибелік деректер бойынша тұйық токтың (тогы бар контурдың) магнит әсері ток күші (і) мен контур ауданының (s) көбейтіндісі (М) белгілі болғанда ғана анықталады:Ядролық күштер, атом ядросын құрайтын нуклондардың арасына әсер ететін және ядроның құрылысы мен қасиеттерін (электрмагниттік күштермен бірге) анықтайды. Ядролық күштердің басқа күштерден (мысалы, гравитациялық және электр-магниттік күштер) өзгеше қасиеттері бар. Оларды қысқаша айтсақ төмендегідей: 1) ядродағынуклондар арасында әсер ететін күштің шамасы атомның электрондық қабықтарында әсер ететін күштің шамасынан әлдеқайда артық. Сондықтан да нуклонды атомядросынан сыртқа қарай бөлініп шығару үшін млн-даған эВ-қа тең энергия жұмсалуы керек. 2) Ядролық күштер электр-магниттік және гравитациялық күштерге қарағанда өте қысқа қашықтыққа әсер ететін күш болып есептеледі..Атом ядросының модельдері

1. Ядроның тамшылық моделі. Бұл модельді Бор мен Френкель ұсынды. Бұл модельде нуклондар су тамшысындағыдай тәртіппен орналасқан. Осы модельмен ядроның спонтанды бөлінуін түсіндіруге болады.

2. Ядроның қабықшалық моделі. Бұл модельді америка ғалымы Гепперт-Майер ұсынды. Бұл модельде нуклондар энергетикалық қабықшаларда орналасады. Қабықшаларды толтырып орналасқанда нуклондар Паули принципіне бағынады. Радиациялық сәулелену — иондаушы сәулелердің түрлі объектілерге әсері. Радиациялық сәулеленудің көздері: ядролық жарылыс, жарылыс кезінде немесе басқа жағдайларда пайда болатын және жергілікті жер (акватория) мен атмосфераны зақымдайтын радиоактивті заттар болыл келеді.
Радиоактивті ыдырау заңы — атом ядроларының әр түрлі бөлшектер мен сәулелер шығара отырып, өздігінен түрлену заңы.^[1][2]Радиоактивті ыдырау заңын Резерфорд ашқан: Эксперименттік зерттеулер радиоактивті ыдырау толығымен статистикалық заңдылыққа бағынатынын дәлелдеді. Белгілі бір радиоактивті изотоптың ядролары бірдей болады. Атом ядросының және ядролардың қайсысының ыдырайтыны - кездейсоқ оқиға. Мысал үшін, бір нуклидтің бірдей екі ядросын алайық. Ядроның біреуі 3 млрд жыл бұрын жұлдыздың қопарылысы кезінде, ал екінші ядроядролық реакторда 3 мин бұрын пайда болсын. Ядролардың пайда болу уақытына қарамастан, келесі бір уақыт мезетінде екеуінің де ыдырауының ықтималдығы бірдей. Статистикалық құбылыстарды сипаттау үшін оқиғаның ықтималдығы ұғымын қолданады. Нысана — қарсыластың жойылуға белгіленген объектісі. Нысана кеңістікте орналасуына қарай жер үстіндегі, әуедегі, теңіздегі нысана, құрамына карай жеке (танк, ұшақ, кеме т.б.) және топтық, мөлшеріне карай — нүктелік, сызыктық, алаңдық; кызметіне карай50 метр қашықтықта винтовкамен ату нысанасы

активті, пассивті, қозғалыстағы, соның ішінде маневрдегі, қозғалмайтын, пайда болатын, қорғану дәрежесіне карай ашық жердегі, тасадағы, сауытты болып бөлінеді. Арнайы ажырату белгілеріне карай — оптикалық, жылулық, радиолокациялық; жер үсті бакьшау пункттері мен радиолокациялық станциялардан бақылауға байланысты бақылауға болатын және бақылауға болмайтын болып сараланады. Мұнымен қоса нысана басқа да маңызды белгілеріне — ұшу биіктігіне, ұшу жылдамдығына, ату нүктесі мен алыстығына т.б. байланысты да бөлінеді Зарядты бөлшек үдеткіштері – электр өрісінде үдету арқылы энергиясы жоғары зарядталған бөлшектерді (электрондарды,протондарды, атом ядроларын, иондарды, т.б.) алуға арналған құрылғы. Зарядты бөлшек үдеткіштерінде зарядталған бөлшектер вакуумдық камера ішінде электр өрісінің көмегімен үдетіледі. Ал магнит өрісі зарядталған бөлшектердің қозғалу бағытын (жылдамдығының шамасын өзгертпей) ғана өзгертеді. Үдетуші электр өрісі, әдетте, сыртқы құрылғы (генератор) көмегімен туғызылады. Сондай-ақ, бөлшектер басқа зарядталған бөлшектер өрісімен де үдетілуі мүмкін. Үдетілудің мұндай тәсілі ұжымдық тәсіл деп аталады. Зарядты бөлшек үдеткіштерін плазмалық үдеткіштен айыра білу керек. Плазмалық үдеткіште зарядталған бөлшектердің электрлік бейтарап түзілімдер ағыны үдетіледі. Зарядты бөлшек үдеткіштері – қазіргі физиканың негізгі құралдарының бірі. Жоғары энергиялы бөлшектер шоғы табиғатты, элементар бөлшектердің қасиеттерін зерттеуде, атом ядросы физикасы мен қатты дене физикасында, сондай-ақ, химия, биофизика, геофизика саласында, қолданбалы мақсатта (дефектоскопия, өнімдерді стерильдеу, сәулемен емдеу), т.б. қолданылады. Термоядролық реакция, термоядролық синтез - миллиондаған градус температурада жүзеге асатын ядролық бірігу реакциясы деп аталады.

Жеңіл элементтерді (сутек, гелий, литий, т. б.) жүздеген миллион градусқа дейін қыздырғанда, олардың бейтарап атомдары тұтастығын жойып, ядролар мен электрондарға ыдырайды. Ядролық энергетика – техниканың ядро ішіндегі энергияны энергияның басқа түріне (мысалы, жылулық, механикалық, электрлік) түрлендіру және оны өнеркәсіптік, тұрмыстық қажетке пайдалану мәселелерін қарастыратын саласы. Өнеркәсіптік ядролық энергетикалық қондырғылардың төмендегідей түрлері бар: жылулық атомстансасы (тұрмыстық және өнеркәсіптік мақсат үшін жылу өндіруге арналған), ядролық күш қондырғысы (локомотив, кеме, ұшақты қозғалысқа келтіру үшін ядролық энергияны пайдаланатын), атом электр стансасы. Ядролық энергетикалық қондырғыда ядроның бөлінуі кезінде түзілетін энергия түгелдей денеде жұтылады және жылуға айналады. Бұл процесс ядролық реакторда жүреді.