کوانت هسته ای

اطلاعات اولیه
در بررسی ساختار اتوم مدلهای مختلفی ارائه شده است. ابتدایی‌ترین این مدلها ، مدل سیاره‌ای رادرفورد است. بعد از مدل سیاره‌ای رادرفورد، نیلز بوهر مدل جدیدی را ارائه داد (مدل اتمی بوهر). این مدل می‌‌توانست ساختار طیفی اتوم هیدروژن را توضیح دهد. در اصل موضوع بوهر که اساس و مبنای مدل بوهر است، که نیلز بوهر دارای دو اصل است: ۱- تمام مواد در روی زمین بدون روشنی بوده و از خود نوری ندارند و نور خود را از خورشید می گیرند و همچنین آنها دارای گرما خود به خودی از خود نیز نمی باشند.
او چنین نظر داشت که الکترون ها در اطراف هسته در مدارهای مشخصی بدون از دست دادن انرژی درحال حرکت می باشند (بدون ضیاع انرژی)

و هنگامی که به یک الکترون انرژی داده می شود الکترون آنرا جذب نموده به سویه های بالای انرژی حرکت می کند.  و از طرفی چون الکترون ها کوچک می باشند نمی توانند آن انرژی را در خود نگهدارند پس آنرا به صورت در مدت ۸- ۱۰ به صورت نور تشعشع می نمایند. (اصل دوم نیلز بوهر)
او همچنین بر این عقیده بود که دو نیرو در یک اتم وجود دارد:‌ ۱- نیرویی که از طرف هسته وارد می شود و باعث جذب الکترون می شود. ۲- نیروی گریز از مرکز  الکترون.
که هنگامی یک اتم در حالت خنثی است که این دو نیرو برابر هم باشند.

اعداد کوانتومی اصلی
سویه های اصلی انرژی در اتوم را گویند که آنرا با K نمایش می دهند.

 

 عدد کوانتومی فرعی یا اندازه حرکت زاویه‌ای مداری
نظریه اتوم تک الکترونی بوهر عدد کوانتومی اصلی n را معرفی می‌‌کند که مقدار درست آن انرژی کل اتوم را مشخص می‌‌کند. عدد کوانتومی n که یک عدد صحیح و مثبت استږ
در نمادگذاری ترازها هر مقدار از l با یک حرف مشخص می‌‌شود. در این نمادگذاری مقدار l = 0 با حرف S و l = 1 با حرف l = 2 ، P با حرف D و … مشخص می‌‌شود. چون انرژی فقط برحسب عدد کوانتومی ‌اصلی مشخص می‌‌شود، بنابراین در مورد تک الکترونی که تحت تأثیر یک نیروی کولنی از جانب هسته است و در تراز n = 3 قرار دارد، هر سه حالت l = 0 , 1 , 2 دارای انرژی یکسانی خواهند بود.
 
اعداد کوانتومی ‌مغناطیسی مداری
کوانت مغناطیسی عبارت از کوانتی است که تعداد اوربیتال ها در سویههای فرعی اتئم را نشان می دهد.
گفتیم که الکترون در اثر نیرویی که از طرف هسته بر آن وارد می‌‌شود، حول هسته می‌‌چرخد. چون الکترون یک ذره باردار است، بنابراین مدار الکترون را می‌‌توان یک مدار مغناطیسی در نظر گرفت. برای این مدار مغناطیسی و در واقع برای الکترون می‌‌توان یک گشتاور دو قطبی مغناطیسی تعریف نمود. این کمیت بر اساس اندازه حرکت زاویه‌ای مداری الکترون تعریف می‌‌شود. یعنی از رابطه μ = eL/2m حاصل می‌‌شود که در آن μ گشتاور دو قطبی مغناطیسی است.

{ml ={ l , l – 1 , l – 2 , … , ۰ , … , – l

عدد کوانتومی ‌مغناطیسی اسپینی
در نظریه کوانتومی ‌سه ثابت فیزیک کلاسیک مربوط به حرکت ذره‌ای که تحت تأثیر جاذبه هسته قرار دارند بود. این سه ثابت عبارتند از: انرژی ، بزرگی اندازه حرکت زاویه‌ای مداری، مؤلفه اندازه حرکت زاویه‌ای مداری در یک جهت ثابت از فضا. در مکانیک کوانتومی ‌به این ثابتهای حرکت اعداد کوانتومی n و l و ml نسبت داده می‌‌شوند، اما علاوه بر این سه عدد کوانتومی ، عدد کوانتومی ‌دیگری به نام عدد کوانتومی ‌اسپینی که به مفهوم اسپین الکترون مربوط است، معرفی می‌‌شود.
در سال ۱۹۲۵/۱۳۰۴ گود اسمیت و اوهلن یک اظهار داشتند که یک اندازه حرکت زاویه‌ای ذاتی ، کاملا مستقل از اندازه حرکت زاویه‌ای مداری ، به هر الکترون وابسته است. این اندازه حرکت ذاتی ، اسپین الکترون نامیده می‌‌شود. که بعبارتی الکترون ها علاوه بر حرکت دورانی که به اطراف هسته اتوم در اربیتال های معین انجام میدهد، به اطرافمحور خود نیز حرکت وضعی را انجام می دهد که به اثر حرکت وضعی آن کوانتی تولید می گردد که به آن کوانت سپین گویند. البته لازم به توضیح است که در مکانیک موجی تلقی الکترون به عنوان یک کره ساده با بار الکتریکی صحیح نیست، بلکه صرفا به خاطر مشخص کردن اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی الکترون به کمک مدل قابل تجسم ، بهتر است که آن را به عنوان جسمی که در فضا دارای گسترش است و بطور پیوسته حول یک محور به دور خود می‌‌چرخد، فرض کنیم.
 عدد کوانتومی ms فقط می‌‌تواند دو مقدار ممکن ۲/۱+ و ۲/۱- را اختیار کند.

 

دکمه بازگشت به بالا