Zákonitosti mikrosvěta Petr Alt – Gymnázium Děčín alt.p@seznam.cz Daniela Šollerová – Gymnázium Mozartova Pardubice sollerova.D@seznam.cz Jan Bednář – Gymnázium Trutnov - azarlgor@seznam.cz

- popisují stav elektronu v elektronovém obalu Kvantová čísla - popisují stav elektronu v elektronovém obalu - podle Pauliho vylučovacího principu nemohou v atomu existovat elektrony, které by měly všechna kvantová čísla stejná - podle výstavbového principu se elektrony nejprve zaplňují orbitaly s nižší energií, poté orbitaly s energií vyšší - podle Hundova pravidla se elektrony ve stejné slupce uspořádají tak, aby jejich spinová čísla měla stejnou hodnotu, teprve potom začnou tvořit elektronové páry

Hlavní kvantové číslo n - může nabývat hodnot 1, 2, 3, … - používá se i alternativní značení v podobě velkých písmen (např. ve spektroskopii) - určuje slupku atomu (všechny orbitaly se stejným číslem n patří do stejné slupky) - při přechodu z vyšší hladiny n na nižší hladinu m vyzáří atom energii, která je rovna:

Vedlejší kvantové číslo l - nabývá hodnot od 0 do n – 1, kde n je hlavní kvantové číslo - používá se i alternativní značení v podobě malých písmen - vedlejší kvantové číslo určuje tvar orbitalu - atomový orbital, který má určeno hlavní i vedlejší kvantové číslo, patří do podslupky l slupky n - orbitální moment hybnosti je určen hodnotou l vztahem - v l – té podslupce může být pouze 2l + 1 orbitalů

vedlejší kvantové číslo určuje tvar orbitalu např. pro hodnotu l = 0 má orbital tvar koule

pro hodnotu l = 1 má orbital tvar prostorové osmičky

pro hodnotu l = 2 má orbital tvar

pro hodnotu l = 3 má orbital tvar

- pravděpodobnost výskytu elektronu v orbitalu určuje Schrödingerova rovnice

Magnetické kvantové číslo m - nabývá hodnot -l, -l + 1, -l + 2, -l + 3, ..., -2, -1, 0, 1, 2, ..., l – 3, l – 2, l – 1, l, … - používá se i alternativní označení řeckými písmeny - magnetické kvantové číslo udává orientaci orbitalu v prostoru - určuje dovolené hodnoty z – ové složky orbitálního momentu hybnosti lz = m*ħ - na magnetickém čísle závisí energie atomu v magnetickém poli

Spinové číslo s a magnetické spinové číslo ms - magnetické spinové číslo může nabývat hodnot -s, -s + 1, -s + 2, ..., s – 3, s – 2, s – 1, s - velikost spinu částice je určena vzorcem - hodnotu z – ové složky spinu určuje magnetické spinové číslo - protože je pro danou částici hodnota s jednoznačně určena, pro určení stavu částice se uvádí pouze ms

- např. pro elektron platí, že s = - magnetické spinové číslo se často označuje pouze jako spin, spinové číslo nebo hodnota spinu - např. pro elektron platí, že s = ms = ±

Základní rozdělení částic

Leptony a Baryony Baryony – působí na sebe silnou interakcí Leptony – ůčastní se slabé interakce – spin 1/2 Leptonové číslo L Elektrony a el. Neutrina L = l Jejich antičástice L = -l Ostatní L = 0

Leptonové číslo M Baryonové číslo B m-mezony a mionová neutrina M = l Jejich antičástice M = -l Ostatní M = 0 Baryonové číslo B Baryony B = l Antibaryony B = -l Ostatní B = 0

Další částice hmoty-kvarky. -existuje šest typů kvarků,které lze dle fyzikálních vlastností uspořádat do tří rodin:u/d,c/s,t/b. -ke každému kvarku existuje odpovídající anti-kvark

-kvarky nesou i další typ náboje tzv -kvarky nesou i další typ náboje tzv. barevný náboj( kvarky si vyměňují barevný náboj prostřednictvím gluonů při tzv.silné interakci) -při výměně gluonů mění kvarky svůj barevný náboj a vzniká silné barevné silové pole,které váže kvarky k sobě -v přírodě jsou kvarky“uvězněny“ uvnitř hadronů(baryony,mezony),které jsou barevně neutrální -barevný náboj se za všech okolností zachovává(celý vázaný systém se udržuje v barevně neutrálním stavu,je pozorovatelný) -působením slabé interakce se kvarky a leptony s vyšší hmotností rozpadají na lehčí částice(proces končí až když se nemají na co rozpadat)

-stabilní hmota se skládá pouze z elektronů a a nejlehčích dvou typů kvarků u a d -při rozpadu se mění typ kvarku nebo leptonu,tedy jeho vůně -nosiči slabé interakce jsou bosony W+, W- a Z, částice W jsou elektricky nabité, Z neutrální,které vůni nemění -kvark s je nositelem vlastnosti zvané podivnost(rozlišení)

Seznam použitých zrojů http://artemis.osu.cz/mmfyz/am/am_2_2.htm http://www.sweb.cz/puntik/atom.html http://sweb.cz/puntik/atom.html http://www-hep.fzu.cz http://www.ms.mff.cuni.cz/~curnj1am/pages Děkujeme také našemu supervizorovi Jiřímu Hronovi.

Děkujeme za pozornost.