볼의 원자 모형에는 궤도양자수, 주양자수라고도 하는 양자수가 있는데, 문자 N 으로 표기되어 있는데, 왜 전자의 궤도가 불연속적입니까? 볼의 말에 따르면, 전자가 원자핵 주위를 도는 각운동량은 양자화되어 플랑크 상수 H 의 정수 배일 뿐이다.
따라서 전자는 기저상태, 둘째, 세 번째, 네 번째 에너지급을 발생 상태라고 합니다. 전자가 충분한 에너지를 흡수하면 귀신의 매혹적인 점프가 여기 상태로 옮겨진다. 어떤 발생 상태에 관해서는 전자가 얼마나 많은 에너지를 흡수하느냐에 달려 있다.
전자가 여기 상태에 있을 때, 그것은 자발적으로 더 낮은 에너지 수준으로 뛰어내려 전자파의 형태로 두 에너지 수준 사이의 에너지 차이를 방출한다.
위의 가정을 통해 볼의 원자 모델은 수소 원자의 방출 스펙트럼을 설명하고 발말 공식이 유효한 이유를 설명했다. 발머 공식의 경우 10 회 비디오를 볼 수 있습니다.
수소 원자의 방출 스펙트럼에서 가시 광선 밴드는 발말계라고 하는 일련의 방출 스펙트럼을 가지고 있으며, 각각 적색, 녹색, 청색, 자광에 위치해 있다. 이 네 줄은 각각 세 번째, 네 번째, 다섯 번째, 여섯 번째 발생 상태에서 두 번째 발생 상태로 전이될 때 전자가 방출됩니다.
그러나, 나중에 수소 원자 스펙트럼을 발견한 발말 시스템은 단순한 4 선이 아니다. 더 정확한 스펙트럼으로 수소 원자의 스펙트럼을 분열시킨다면 안 된다. 돋보기로 수소 원자의 발말 시스템을 보면, 각 스펙트럼은 사실 하나가 아니라 두 개, 중간에 작은 균열이 있다는 것을 알 수 있다.
이전에 발견하지 못한 것은 이 두 선의 파장 차이가 매우 작고 두 선이 매우 가까워서 언뜻 보면 한 줄 알았기 때문이다. 이 발견은 수소 원자 스펙트럼의 섬세한 구조라고 불린다.
볼의 원자 모델은 이 문제를 설명할 수 없다. 얼마 지나지 않아 뮌헨 대학교의 소머피는 볼에게 이 문제를 완벽하게 해결하는 편지를 썼다. 소말피는 볼의 원자 모델에 양자수, 즉 궤도 모양 양자수라고 부를 수 있는 양자수를 추가했다. 더 쉽게 이해할 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자)
당시 48 세의 아놀드 소머펠트 (Arnold sommerfeld) 는 이론물리학자의 황금시대를 지났지만, 그가 이끄는 뮌헨 대학 물리학과는 양자역학의 연구센터가 될 것이다. 그가 곧 두 학생을 맞이할 것이기 때문이다. 하나는 파울리, 하나는 하이젠버그다. 양자역학의 다른 두 연구센터는 본 (Bonn) 이 이끄는 괴팅겐 대학교 물리학과 곧 설립될 볼론 연구소이다. 이 세 곳을 양자역학의 황금 삼각형이라고 부른다.
소머피는 처음에는 수학을 배웠다가 나중에는 이론물리학으로 바뀌었다. 그와 대수학자 힐버트 민코프스키는 모두 한 곳에서 나왔는데, 그곳은 수학 분위기가 짙고 전공은 수학자였다.
소머피에 대한 두 사람의 태도에서 그가 얼마나 핍박했는지 알 수 있다. 첫 번째는 아인슈타인으로, 일반적으로 어느 누구도 쉽게 중시하지 않으며, 자발적으로 누구에게도 아첨하지 않는다. 학교에서 민코프스키는 아인슈타인이 게으른 개라고 화가 났다.
하지만 아인슈타인은 소머피에게 보낸 편지에서 내가 뮌헨에 있었다면 수학과 물리학을 배우러 왔을 것이라고 말했다. 지금은 1908 이고 아인슈타인은 특허청에서 일하고 있습니다. 봐라, 진짜든 거짓이든 아인슈타인은 다른 사람에게 이런 말을 한 적이 없다.
두 번째 사람은 파울리입니다. 큰 힘을 다해 공기를 찾는 이 사람은 기본적으로 공기를 찾을 수 있는 모든 사람을 찾았다. 사람들은 그에게 신의 채찍이라는 별명을 붙였다. 하지만 소머피를 볼 때마다, 어떤 자리에서든, 폴리는 즉시 신중해지기 시작합니다. 이것은 소머피에 대한 존중입니다. 이것이 바로 인격의 매력일지도 모른다.
본론으로 돌아가서, 소말피는 수소 원자 스펙트럼의 섬세한 구조에서 중요한 정보를 얻었다. 선은 분열되어 있는데, 이는 두 개의 서로 다른 에너지 등급의 전자가 더 낮은 에너지 등급으로 점프한다는 것을 설명하지만, 균열이 크지 않아 두 전자의 에너지 차이가 크지 않고 작다는 것을 설명한다.
볼의 원자 모델에서 전자는 원형 궤도로 핵을 중심으로 회전하고, 소머피는 전자가 타원형으로 핵을 중심으로 회전할 수 있다고 생각했는가? (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 원자명언)
그는 전자가 타원형 궤도로 핵을 중심으로 회전하면 전자가 원형 궤도로 회전하는 속도와 다른 속도가 될 것이라고 즉시 계산했다. 전자운동의 상대성론 효과를 고려한다면 타원 궤도의 전자는 더 빠른 속도로 더 높은 질량을 얻을 수 있기 때문에 두 궤도 사이에 약간의 에너지 차이가 있을 수 있다.
이 에너지 차이는 정확히 두 스펙트럼 선의 에너지 차이에 해당한다. 전자가 원형 궤도와 타원형 궤도로 점프하면 에너지 레벨이 다르기 때문에 방출되는 전자기 복사 파장이 약간 다릅니다.
즉, 소말피는 궤도 모양을 수량화했다. 글자 L 로, 이전에 볼의 궤도는 원형 궤도였고, 주 양자 수 N 이 1 일 때는 2, 3 등, 단 하나의 원형 궤도만 전자를 수용할 수 있었다.
이제 궤도 모양이 양자화되어 전자에는 많은 선택이 있다. L 의 값은 0 에서 n- 1 사이의 정수입니다. 예를 들어 n= 1 이면 l 은 하나의 값, 즉 0 만 가질 수 있습니다. 이때 수소 원자는 원형 궤도가 하나밖에 없다.
N=2 일 때 L 은 0 과 1 을 취할 수 있으며, 두 가지 가능한 양자 상태 궤도가 있어 스펙트럼 분할이 해결됩니다.
N=3, l 은 0, 1, 2, n=4, l 은 0, 1, 2, 3 을 취할 수 있습니다. 즉, 주 양자 수 n 은 각도 계수 l 의 값을 결정합니다.
L=0 일 때, 궤도는 둥글고, 볼론 궤도라고 하며, 0 보다 큰 모든 궤도는 소말피 궤도라고 하는 다른 타원이기 때문에 추가적인 양자상태는 수소 원자 스펙트럼의 섬세한 구조를 해석할 수 있다.
그러나 소말피 공식에는 정교한 구조 상수 α라는 신기한 상수가 있는데, 이는 제 1 보어 궤도에서의 전자의 선속도와 진공 중 빛의 속도의 비율이다. 이것은 단위없는 프로그램 상수입니다. 즉, 단위가 없습니다. 값은 약 1/ 137 입니다.
공식은 그림에서 볼 수 있는 것으로 대충 알 수 있다. 여기서 E 는 전자의 전하, ε (ε) 은 진공 유전 상수, C 는 광속, H 는 약 플랑크 상수, 즉 H/2π 입니다.
미세 구조 상수는 언뜻 보면 다른 물리적 상수의 조합이며 특별한 의미가 없는 것 같지만 양자역학이 발전함에 따라 점점 더 신기하게 된다.
예를 들어, 양자 전기 역학이라고 하는 향상된 고전 전기 역학은 전기 입자 간의 전자기 상호 작용을 설명하는 데 사용됩니다. 어떤 전자기 현상도 이 섬세한 구조 상수와 관련이 있다는 것을 발견하는데, 그것은 전자기 상호 작용의 강도를 예시하고 있다.
나중에 사람들은 양자색역학을 발전시켜 핵의 강도를 묘사하고, 비슷한 섬세한 구조상수를 발견하여 강한 상호 작용의 강도를 결정하였다.
나중에 사람들은 약력과 전자기력을 통일했는데, 물론 약전 상호 작용에도 세밀한 구조 상수가 있다. 그래서 지금은 중력도 미세한 구조 상수와 관련이 있다고 의심합니다. 미세한 구조 상수는 중력의 강약을 나타냅니다.
더 이상 하 게도, 먼 퀘이사의 스펙트럼을 분석 후, 천문학 자들은 654 억 38+02 억 년 전 미세 구조 상수가 현재 값 보다 작은 것을 발견, 이는 미세 구조 상수가 상수가 되지 않을 수 있습니다, 하지만 천천히 증가, 변화율은 매우 작습니다, 연간 30 조 분의 1. 섬세한 구조 상수는 기본력의 강약을 나타내므로, 이 상수가 변하면 모든 것에 작용하는 힘도 변한다.
미세 구조 상수 공식에 상수가 있다고 생각할 수 있습니다. 미세 구조 상수가 커지는 이유는 그 중 일부는 자주가 아니라 하나의 변수라는 것을 설명할 수 있을 뿐이다. (존 F. 케네디, 구조 상수, 구조 상수, 구조 상수, 구조 상수, 구조 상수, 구조 상수)
주위를 둘러보니, 사람들은 C, 즉 광속이 미세 구조 상수의 변화의 원인일 수 있다고 의심한다. 현재 이것들은 모두 추측이다. C 는 상수가 아닙니다. 아인슈타인은 울 것입니다.
좀 억지스럽다. 본론으로 돌아가서, 소말피의 원자 모형에 대해 계속 이야기해라.
이제 소말피는 볼의 원자 모델에 각도 양자 수라고도 하는 궤도 양자 수를 늘렸다. 주 양자 수 N 외에도 양자 수 L 이 하나 더 있지만, 수정된 원자 모델은 여전히 다음 두 가지 문제를 해결할 수 없기 때문에 충분하지 않습니다.
하나는 사만 효과이고, 하나는 스타크 효과입니다. 사만 효과는 원자에 강한 자기장을 더하면 원래의 단일 스펙트럼이 세 줄로 나뉘어 자기장을 제거하면 정상으로 돌아간다는 것을 알게 될 것이라고 말했다. (윌리엄 셰익스피어, 스튜어트, 자기관리명언) 전기장을 더하면 같은 효과가 있습니다. 바로 stech 효과입니다.
소머피는 스펙트럼 선의 섬세한 구조를 해결한 후 이 문제에 대해 더 이상 친숙할 수 없다. 악보선이 분열될 수 있기 때문에, 또 하나의 양자수가 발견되지 않았다는 것을 알 수 있다.
먼저 생각해 보세요. 전자기장이 어떤 상호 작용할까요? 전기를 띤 입자로, 전자가 원자핵 주위를 회전할 때 자기 모멘트를 생성하여 전자기장과 상호 작용하여 전자의 궤도 방향을 편향시킵니다.
이전에는 전자의 궤도가 평평했는데, 지금은 전자의 궤도가 이 평면과 각도가 있을 수 있기 때문에 전자는 더 많은 에너지 상태를 선택할 수 있다. 그렇다면 전자는 몇 개의 경사 궤도를 선택할 수 있습니까?
분열된 스펙트럼 수를 보면 전자는 무한한 궤도를 선택할 수 없다. 그렇지 않으면 스펙트럼이 무수히 분열되어 궤도의 공간 취향도 양자화된다는 것을 알 수 있다.
이렇게 하면 이전에 납작했던 원자 모형이 구형 껍데기 구조가 되었다. 그럼 전자는 몇 개의 궤도 방향을 선택할 수 있을까요?
소머피는 ml 을 사용하여 궤도 양자 수, 자량자수라고도 한다. 그 값은 각도 계수 l 과 관련이 있으며 ml 은 -l 에서 l 사이의 정수일 수 있습니다. 예를 들어 l=0 이면 ml 은 0 이고 l 이 1 이면 ml 은-1, 0,/일 수 있습니다
각도 양자 수 L 과 자기 양자 수 ml 은 모두 주 양자 수 N 의 값과 관련이 있으며, n= 1 이면 l=0, ml=0 이 수소 원자 전자가 기저상태에 있을 때의 양자상태입니다. 이때 전자 궤도는 원형이고, 궤도에는 공간 방향이 없고, 원자는 공 대칭이다.
N=2 인 경우 l=0, 1, ml=- 1, 0, 1 입니다. 이때 전자는 타원형 궤도뿐만 아니라 두 개의 궤도 방향도 있기 때문에 원자는 아령 모양을 띠고 있다.
N=3 이면 l=0, 1, 2, ml=-2,-1, 0, 1, 2, 입니다
자기 양자 수가 증가함에 따라 전자의 선택적 에너지 상태가 다시 증가하여 자기장 아래 스펙트럼 분열의 제만 효과와 전기장 아래의 스타크 효과를 설명할 수 있다.
소머피의 개선으로 현재 양자화 모델에는 각각 주 양자 수 N, 각도 양자 수 L, 자기 양자 수 ml 의 세 가지 양자 수가 있습니다.
그래서 지금의 원자 모델은 볼론-소말피 원자 모델로 이름이 바뀌었습니다. 원자 모델의 성공은 볼을 다시 한 번 유명하게 만들었다. 19 16 년 5 월 코펜하겐 대학은 볼을 위해 이론 물리학 교수직을 직접 설립했다.
루더퍼드와 함께 지낸 볼은 분명 이것에 만족하지 않을 것이다. 그도 그의 선생님만큼 다재다능하고 싶어한다. 19 17 년, 볼은 학교에 이론물리학 연구소를 지을 수 있는지 제안했다. 학술효율과 결합된 관리는 이론물리학학과를 이미 설립한 이상 연구소 건설도 안 될 것 같다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 과학명언) 볼이 스스로 방법을 생각해야 하는 것은 돈과 땅의 문제이다.
이것은 볼에게 사소한 일이다. 돈이 문제를 해결할 수 있는 한 보어에게는 문제가 되지 않는다. 제 1 차 세계대전이 끝난 지 얼마 되지 않아 연구소는 한 공원 옆에 건설을 시작했다. 192 1 년 3 월 3 일 볼론 연구소가 정식으로 설립되었습니다.
나중에 연구소는 많은 젊은이들을 끌어들여 공부하러 왔다. 당시' 부당로 17 호' 로 통한다는 말이 있었는데, 이것은 볼론 연구소의 주소였다.
볼론 연구소 건설 기간 동안 루더퍼드는 볼에게 맨체스터에 이론물리학 교수직을 가지고 있다고 답장을 보냈는데, 네가 여기에 와서 우리와 함께 일하라. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 과학명언) 분명히 볼은 이때 갈 수 없다. 루더퍼드가 볼이 오지 않았을 때 19 19 는 영국 캠브리지에 가서 그의 선생님 톰슨의 자리를 이어받아 루더퍼드가 카반디쉬 연구소의 네 번째 주임이 되었다.
볼의 원자 모델은 이제 단계적 승리를 거둔 것처럼 보이지만, 곧 사람들은 비정상적인 제만 효과, 즉 정상적인 제만 효과, 그리고 지금 이상한 문제가 있다는 새로운 문제를 발견했다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자)
즉, 약한 자기장 하에서 수소 원자의 단일 스펙트럼은 더 이상 세 개로 나뉘지 않고 네 개 혹은 다섯 개로 나뉘는데, 이것은 비정상이기 때문에 비정상적인 세만 효과라고 불린다.
이 문제를 해결한 사람은 더 이상 이 노인들이 아니라 00 대 이후의 젊은이인 1900 이다. 그의 이름은 폴리입니다. 나중에 나는 블리에 대해 자세히 이야기할 것이다.
보어-소말피 원자 모델을 완전히 이해한다면, 양자화된 원자 모델은 실제로 고전 물리학과 양자 이론을 결합한 후 태어난 괴짜라는 느낌이 들 것이다. (존 F. 케네디, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자, 원자)
볼은 고전 물리학을 바탕으로 원자 모델을 설명합니다. 예를 들어, 우리는 여전히 고전 물리학의 각운동량, 고전 물리학의 궤도와 속도 등이 있는 전자를 작은 공으로 여깁니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
그러나 원자모형의 양자화는 고전물리학과 호환되지 않기 때문에 지금의 양자이론에는 영혼이 없다. 즉, 그것에 맞는 기초이론이 없다는 것이다.
더 기본적인 공리 가설에서 전자의 양자화를 단계적으로 도출할 수 있다면, 이 이론은 탄탄한 기초를 갖게 될 것이다.
예를 들어 볼은 전자가 양자화된 궤도와 에너지 등급을 가지고 있다고 말하는데, 그것의 이론적 근거는 무엇인가? 이것은 우리가 다음 비디오에서 대답할 질문입니다.
이제 우리 시리즈는 오래된 양자 이론을 거의 다 끝냈고, 드브로이의 파동 입자 이중성, 파울리의 비호환성 원리, 양자 스핀을 남겼다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
오래된 양자론이 끝나자 우리는 양자역학 단계로 들어갔다.