Задача по атомной физике.
Заполненной электронной оболочке соответствует главное квантовое
число n= 4. Определить число электронов в этой оболочке, которые имеют одинаковые следующие квантовые числа: 1) m = -3; 2) m_s = ¹/₂, l = 2; 3) т_s= -¹/₂, т_l = 1 ... Смотреть решение »

Задача по атомной физике. Электрон в атоме находится в f-состоянии. Определить возможные значения (в единицах h) проекции момента импульса L_z орбитального движения электрона в атоме на направление внешнего магнитного поля.

Решение задачи по физике:

 

Так как момент импульса - вектор, он имеет не только численное значение, но и направление. Обычно не существует такой физической величины, которая имела бы выделенное направление в пространстве, и поэтому направление L не имеет значения. Однако в магнитном поле некоторое направление в пространстве оказывается выделенным. Связь магнитного поля с направлением момента импульса обусловлена тем, что орбитальный электрон подобен крошечному магниту, и поэтому взаимодействует с магнитным полем.

 

Так как движущийся заряд отрицателен, магнитный момент, обусловленный орбитальным движением электрона, направлен противоположно моменту импульса и, подобно ему, квантуется: величина проекции момента импульса на направление поля определяется квантовым числом m.

Вообще проекция орбитального момента на направление поля равна

... Смотреть решение »

Задача. Определить температуру, при которой средняя энергия молекул трехатомного газа равна энергии фотонов, соответствующих из­лучению λ = 600 нм.

Решение задачи по физике:

Среднюю энергию молекул трехатомного газа найдем из закона Больцмана:

 

Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекулы:
На каждую степень свободы молекулы приходится в среднем одинаковая энергия

$$\bar{W}_k=\frac{i}{2}kT$$
 где  $k=1,38\times 10^{-23}\,$ Дж/К - постоянная Больцман
$T$ — абсолютная температура газа.

Таким образом, средняя кинетическая энергия одной молекулы газа
$\bar{W}_k=\frac{i}{2}kT$, где
$i$ — сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы.
$$i=i_{пост.}+i_{вращ.}+i_{колеб.}$$.
Будем считать, что газ идеальный, тогда для трехатомного газа

$$i_{пост} =3,\;i_{ вращ}=3,\;i_{кол}=0,$$

получаем, что число степеней свободы для трехатомного идеального газа равно $i=3+3=6$
средняя кинетическая энергия одной молекулы трехатомного идеального газа: