William Moebs; Samuel J. Ling; Jeff Sanny

Pytania

8.1 Atom wodoru

1.

Określ fizyczne znaczenie każdej z liczb kwantowych atomu wodoru.

2.

Opisz stan podstawowy atomu wodoru za pomocą funkcji falowej, funkcji gęstości prawdopodobieństwa i orbitali atomowych.

3.

Porównaj model atomu wodoru Bohra z modelem Schrödingera. W szczególności porównaj wartości energii i orbitalnego momentu pędu dla stanu podstawowego, wynikające z obu modeli.

8.2 Orbitalny magnetyczny moment dipolowy elektronu

4.

Wyjaśnij, dlaczego linie widmowe atomu wodoru są rozszczepiane przez zewnętrzne pole magnetyczne. Od czego zależy liczba i wielkość rozszczepienia tych linii?

5.

Atom wodoru znajduje się w polu magnetycznym. Która z następujących wielkości ulega zmianie z tego powodu:

całkowita energia;
wartość momentu pędu;
$z$ -owa składowa momentu pędu;
kąt polarny?

6.

Od czego zależy orbitalny dipolowy magnetyczny moment elektronu?

8.3 Spin elektronu

7.

Wyjaśnij, jak atom wodoru w stanie podstawowym ( $l = 0$ ) może oddziaływać z zewnętrznym polem magnetycznym.

8.

Porównaj orbitalny moment pędu ze spinowym momentem pędu elektronu w atomie wodoru.

9.

Podaj wszystkie możliwe wartości $s$ i $m_{s}$ dla elektronu. Czy istnieją cząstki, dla których wartości te są inne?

10.

Czy wektory momentu pędu $\vec{L}$ i $\vec{S}$ muszą być ustawione zgodnie względem siebie?

11.

Co to jest sprzężenie spin-orbita?

8.4 Zakaz Pauliego i układ okresowy pierwiastków

12.

Co to jest zakaz Pauliego? Wyjaśnij jego znaczenie dla zrozumienia struktur atomowych i wiązań w cząsteczkach.

13.

Porównaj konfiguracje elektronowe pierwiastków w tej samej kolumnie układu okresowego.

14.

Porównaj konfiguracje elektronowe pierwiastków, które należą do tego samego wiersza układu okresowego.

8.5 Widma atomowe i promieniowanie rentgenowskie

15.

Widma atomowe i molekularne są dyskretne. O czym to świadczy i jak widma dyskretne związane są z kwantowaniem energii i orbit elektronów w atomach i cząsteczkach?

16.

Omów proces absorpcji światła przez materię przy uwzględnieniu struktury atomowej absorbującego ośrodka.

17.

NGC 1763 jest mgławicą emisyjną w Wielkim Obłoku Magellana na obrzeżach Drogi Mlecznej. Światło ultrafioletowe gorących gwiazd jonizuje atomy wodoru w mgławicy. Gdy protony i elektrony rekombinują, emitowane jest światło w zakresie widzialnym. Jakie są energie fotonów uczestniczących w tych dwóch przejściach?

18.

Dlaczego promieniowanie rentgenowskie emitowane jest tylko przy przejściu elektronów na powłoki wewnętrzne? Jaki rodzaj fotonów jest emitowany podczas przejść pomiędzy powłokami zewnętrznymi?

19.

W jaki sposób dozwolone orbity elektronów w atomach różnią się od dozwolonych orbit planet krążących wokół Słońca?

8.6 Lasery

20.

Opisz różnice między światłem spójnym i monochromatycznym.

21.

Dlaczego do wytwarzania światła laserowego niezbędny jest stan metastabilny?

22.

Jaka jest różnica między światłem żarówki i światłem laserowym?

23.

W jaki sposób odtwarzacz Blu-Ray jest w stanie odczytać więcej informacji niż odtwarzacz CD?

24.

Jakie są podobieństwa i różnice między odtwarzaczami CD i Blu-Ray?