АТОМНАЯ МОДЕЛЬ ШРЕДИНГЕРА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПОСТУЛАТЫ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2026

Атомная модель Шредингер была разработана Эрвином Шредингером в 1926 году Это предложение известно как квантово - механическая модель атома, и описывает поведение волнообразного электрона.

Шредингер предположил, что движение электронов в атоме соответствовало дуальности волна-частица, и, следовательно, электроны могли двигаться вокруг ядра как стоячие волны.

Шредингер, которому в 1933 г. была присуждена Нобелевская премия за свой вклад в теорию атома, разработал одноименное уравнение для расчета вероятности того, что электрон находится в определенном положении.

Характеристики атомной модели Шредингера

1s, 2s и 2p орбитали внутри атома натрия.

-Опишите движение электронов как стоячие волны.

-Электроны движутся постоянно, то есть они не имеют фиксированного или определенного положения в атоме.

-Эта модель не предсказывает местонахождение электрона и не описывает путь, который он проходит внутри атома. Он просто устанавливает зону вероятности для обнаружения электрона.

-Эти вероятностные области называются атомными орбиталями. Орбитали описывают поступательное движение вокруг ядра атома.

-Эти атомные орбитали имеют разные уровни и подуровни энергии, и их можно определить между электронными облаками.

-Модель не рассматривает стабильность ядра, она относится только к объяснению квантовой механики, связанной с движением электронов внутри атома.

Плотность электронов указывает на вероятность нахождения электрона рядом с ядром. Чем ближе он к ядру (пурпурная зона), тем вероятнее, но будет меньше, если отойдёт от ядра (пурпурная зона).

эксперимент

Атомная модель Шредингера основана на гипотезе Бройля, а также на предыдущих атомных моделях Бора и Зоммерфельда.

Бройль предположил, что точно так же, как волны обладают свойствами частиц, частицы обладают свойствами волн, имеющих соответствующую длину волны. То, что в то время вызвало большие ожидания, поскольку сам Альберт Эйнштейн поддерживал его теорию.

Однако у теории де Бройля был недостаток, который заключался в том, что смысл самой идеи не был хорошо понят: электрон может быть волной, но чего? Именно тогда фигура Шредингера, кажется, отвечает.

Для этого австрийский физик опирался на эксперимент Юнга и на основе своих собственных наблюдений разработал математическое выражение, носящее его имя.

Вот научные основы этой атомной модели:

Эксперимент Юнга: первая демонстрация дуальности волна-частица

Гипотезу де Бройля о волновой и корпускулярной природе материи можно продемонстрировать с помощью эксперимента Юнга, также известного как эксперимент с двойной щелью.

Английский ученый Томас Янг заложил основы атомной модели Шрёдингера, когда в 1801 году провел эксперимент по проверке волновой природы света.

Во время экспериментов Янг разделил излучение луча света, проходящего через небольшое отверстие в камере наблюдения. Это разделение достигается за счет использования карты 0,2 мм, расположенной параллельно балке.

Схема эксперимента была сделана так, чтобы луч света был шире карты, поэтому при горизонтальном размещении карты луч разделялся на две примерно равные части. Выход световых лучей направлялся зеркалом.

Оба луча света ударились о стену в темной комнате. Там была обнаружена интерференционная картина между двумя волнами, тем самым продемонстрировав, что свет может вести себя и как частица, и как волна.

Спустя столетие Альберт Эйнстен укрепил эту идею, используя принципы квантовой механики.

Уравнение Шредингера

Шредингер разработал две математические модели, дифференцируя происходящее в зависимости от того, меняется ли квантовое состояние со временем или нет.

Для атомного анализа Шредингер опубликовал не зависящее от времени уравнение Шредингера в конце 1926 года, которое основано на волновых функциях, ведущих себя как стоячие волны.

Это означает, что волна не движется, ее узлы, то есть ее точки равновесия, служат точкой опоры для остальной структуры, чтобы двигаться вокруг них, описывая определенную частоту и амплитуду.

Шредингер определил волны, которые электроны описывают как стационарные или орбитальные состояния, и они, в свою очередь, связаны с разными уровнями энергии.

Не зависящее от времени уравнение Шредингера выглядит следующим образом:

Куда:

E : константа пропорциональности.

Ψ : волновая функция квантовой системы.

Η : Гамильтонов оператор.

Не зависящее от времени уравнение Шредингера используется, когда наблюдаемая, представляющая полную энергию системы, известная как оператор Гамильтона, не зависит от времени. Однако функция, описывающая полное волновое движение, всегда будет зависеть от времени.

Уравнение Шредингера показывает, что если у нас есть волновая функция, и на нее действует гамильтонов оператор, то константа пропорциональности E представляет собой полную энергию квантовой системы в одном из ее стационарных состояний.

Применительно к модели атома Шредингера, если электрон движется в определенном пространстве, существуют дискретные значения энергии, а если электрон движется свободно в пространстве, существуют непрерывные интервалы энергии.

С математической точки зрения существует несколько решений уравнения Шредингера, каждое решение подразумевает разное значение для константы пропорциональности E.

Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, невозможно оценить положение и энергию электрона. Следовательно, ученые признают, что оценка местоположения электрона в атоме неточна.

Постулаты

Постулаты атомной модели Шредингера таковы:

-Электроны ведут себя как стоячие волны, которые распределяются в пространстве согласно волновой функции Ψ.

-Электроны движутся внутри атома при описании орбиталей. Это области, где вероятность найти электрон значительно выше. Приведенная вероятность пропорциональна квадрату волновой функции ² .

Электронная конфигурация атомной модели Шредингера объясняет периодические свойства атомов и связей, которые они образуют.

Однако атомная модель Шредингера не рассматривает спин электронов и не рассматривает изменения в поведении быстрых электронов из-за релятивистских эффектов.

Интересные статьи

Атомная модель Де Бройля.

Атомная модель Чедвика.

Модель атома Гейзенберга.

Атомная модель Перрина.

Атомная модель Томсона.

Атомная модель Дальтона.

Атомная модель Дирака Джордана.

Атомная модель Демокрита.

Атомная модель Бора.

Атомная модель Зоммерфельда.

Ссылки

1. Атомная модель Шредингера (2015). Получено с: quimicas.net.
2. Квантовая модель атома Получено с: en.khanacademy.org
3. Волновое уравнение Шредингера (sf). Университет Хайме И. Кастельон, Испания. Получено с: uji.es
4. Современная теория атома: модели (2007). © ABCTE. Получено с: abcte.org
5. Атомная модель Шредингера (sf). Получено с: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. Википедия, Бесплатная энциклопедия (2018). Уравнение Шредингера. Получено с: es.wikipedia.org
7. Википедия, Бесплатная энциклопедия (2017). Эксперимент Юнга. Получено с: es.wikipedia.org