marta_inj (marta_inj) wrote,
marta_inj
marta_inj

Category:

Орбитали электронов



Из школьного курса химии известно о существовании s-, p-, d- и f-электронов. Вроде бы они удерживаются в своем полете вокруг ядра атома за счет электростатического притяжения. Проще говоря, потому, что минус к плюсу тянется. Однако у них просто удивительные формы орбиталей. Вот такие:



Как электрон может летать вокруг ядра по такой замысловатой орбите?
А никак! Такие формы орбиталей - это множество решений волнового уравнения Шредингера:



Об этом пишут так: "В 1926 г. Э. Шредингер предложил для описания движения электрона в атоме волновое уравнение, получившее название уравнения Шредингера. Решением уравнения Шредингера является волновая функция ψ, называемая также орбиталью. Волновая функция может иметь как действительные, так и мнимые решения. Поэтому физический смысл имеет только квадрат модуля волновой функции |ψ|2, который характеризует вероятность нахождения электрона в данном объеме пространства.Термином "орбиталь" обозначают также область пространства, в которой наиболее вероятно нахождение электрона. Орбиталь может быть представлена, в частности, с помощью так называемых граничных поверхностей, т.е. пространственных фигур, внутри которых вероятность нахождения электрона составляет 95 %."

Точный расчет по уравнению Шредингера провели только для одноэлектронного атома водорода. Многоэлектронные атомы по сей день не просчитываются. Нынешние методики расчетов электронной плотности и строения молекул носят лишь приблизительный характер и должны подтверждаться экспериментально - а это означает, по сути, что какие-то важные вещи в них не учитываются.

Из чего исходили создатели квантовой механики пишет Шпеньков Г.П.:



То есть, избавляясь от комплексных (мнимых) величин, стали использовать квадрат модуля волновой функции, а получили - тупик в химии и в физике.

Смысл мнимых/комплексных чисел - в чем он? Просто хороший способ упрощать решение каких-то математических задач (мол, решается, ответы получаются, и славненько)?

В чем физический смысл комплексных чисел?

Квадратный корень из -1 обозначается i. √-1 = i.
В математике i - это обозначение мнимой части комплексного числа

Комплексному числу z = x + iy соответствует радиус-вектор с координатами (x;y) Алгебраические операции над комплексными числами переносятся на операции над соответствующими им точками или векторами. Различные соотношения между комплексными числами получают наглядное изображение на комплексной плоскости:
• сложению комплексных чисел соответствует сложение радиус-векторов;
• умножению на комплексное число соответствует поворот и растяжение радиус-вектора;
• корни n-й степени из числа располагаются в вершинах правильного n-угольника с центром в начале координат.
Комплекснозначные функции комплексного переменного интерпретируются как отображения комплексной плоскости в себя.


Цитаты из дискуссии о физическом смысле комплексных чисел:

"В качестве гипотезы интерпретации i в реальности можно предложить следующую идею. Величина мнимой части комплексного числа является вполне реальной величиной, но расположенной за границей рассматриваемого явления, например, за пределами частицы. Умножение комплексного числа на i приводит к переходу самого акта рассмотрения через условную границу частицы, в результате чего мнимая часть становится действительной, а действительная становится мнимой, расположенной за границей рассматриваемой области."

"...комплексная частота: действительная часть отвечает за колебания, а мнимая за затухание.
\omega=\omega_1 + i \omega_2
С коэффициентом преломления: действительная часть описывает обычное преломление, мнимая часть - поглощение."

"...Отличие мнимой части от действительной, как мне кажется, в том, что действительные числа отражают процессы в пространственно-временных координатах, а мнимые в частотных и связаны через преобразование Фурье."

"...каждое описание отражает различные свойства отображаемых процессов. В этом смысле, действительная часть - отображение в одних координатах, а мнимая - в других. И размерность в каждом из этих пространств разная."

"...В процессе распространения электромагнитной волны прямая и обратная волна сосуществуют, будучи разделенными в пространстве (и времени). Это разделение и описывается комплексным числом. Прямая волна наводит (индуцирует) возмущения в эфире, вызывает возникновение ненулевой магнитной и электрической напряженности (пространственных производных, соответственно, тока смещения и электрического потенциала), однако изменение электрической напряженности приводит к новой магнитной индукции с обратным знаком, что означает порождение обратной волны.
Прямая волна возбуждает эфир, порождает неравновесность, а обратная волна восстанавливает равновесное состояние эфира позади общего электромагнитного колебания. Поскольку изменения электрической и магнитной напряженности носят вращательный характер (замкнуты в кольцо), то в целом фотон можно представить как два волчка вращающихся в разных направлениях, но вкручивающихся в пространство со скоростью света. Поскольку вращение напряженностей прямой и обратной волны противоположны, на их общей границе линейное перемещение одинаково направлено, как при вращении шестеренок. Конечно с тем различием, роторы напряженностей это объемные вращения."

О поляризации и отличиях диэлектриков от металлов:

...основные уравнения, описывающие распространение плоской гармонической волны в проводящей среде, отличаются от соответствующих уравнений для прозрачного диэлектрика лишь тем, что вещественные постоянные заменяются на комплексные.

Исходя из гипотезы, что комплексные числа отражают непроявленный мир (четырехмерное пространство, может быть, пятимерное и т.д.), можем предположить, что все процессы, описываемые с использованием мнимых чисел, протекают как в нашем пространстве, так и в другом.

А это то самое уравнение Шредингера и атом, ток в электроцепях и гармоники, преломление и поляризация света.



Tags: Вопросы к науке, Свет
Subscribe

  • Ожидания

    Иногда бывает, что-то такое придумаешь для своих учеников-школьников, и думаешь: «Вот как нам всем будет интересно!» и собираешь материалы, покупаешь…

  • Странности самолетов

    Таки да, плоскоземельщики правы, маршруты самолетов построены очень странно для шарообразной земли и очень естественно для плоской земли. С…

  • Игольчатый лёд

    А у нас есть какое-нибудь официальное объяснение, почему тающий лед в водоемах формирует такие вот вертикальные "иглы"?

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 93 comments

  • Ожидания

    Иногда бывает, что-то такое придумаешь для своих учеников-школьников, и думаешь: «Вот как нам всем будет интересно!» и собираешь материалы, покупаешь…

  • Странности самолетов

    Таки да, плоскоземельщики правы, маршруты самолетов построены очень странно для шарообразной земли и очень естественно для плоской земли. С…

  • Игольчатый лёд

    А у нас есть какое-нибудь официальное объяснение, почему тающий лед в водоемах формирует такие вот вертикальные "иглы"?