BÀI 1: NĂNG LƯỢNG CÁC TRẠNG THÁI CỦA NGUYÊN TỬ HIDRO I. Mở đầu: § Việc xác định phổ năng lượng của electron trong các hệ lượng tử như nguyên tử, phân tử hay tinh thể là bài toán quan trọng bậc nhất của Vật lý lượng tử. | Chương V PHỔ NĂNG LƯỢNG CỦA HỆ CÁC HẠT LƯỢNG TỬ. BÀI 1 NĂNG LƯỢNG CÁC TRẠNG THÁI CỦA NGUYÊN TỬ HIDRO I. Mở đâu Việc xác định phổ năng lượng của electron trong các hệ lượng tử như nguyên tử phân tử hay tinh thể là bài toán quan trọng bậc nhất của Vật lý lượng tử. Những kết quả về lý thuyết và thực nghiệm thuộc lĩnh vực này trong thế kỷ qua hết sức to lớn đã được ứng dụng rộng rãi trong khoa học - công nghệ đặc biệt là trong kỹ thuật điện tử. Trong chương này chúng ta nghiên cứu bài toán xác định phổ năng lượng của các hệ lượng tử từ nguyên tử đơn giản nhất trong bảng phân loại tuần hoàn của nguyên tử như nguyên tử Hydrô đến phân tử. Ta bắt đầu với nguyên tử Hidro. Nguyên tử này rất đơn giản gồm một electron được liên kết bằng lực tĩnh điện với một proton nằm ở trung tâm. Ở các phần sau ta sẽ biết rằng để mô tả đầy đủ các trạng thái lượng tử của nguyên tử Hidro cần phải có 4 số lượng tử. Chính tập hợp bốn số lượng tử này cũng dùng để xác định trạng thái lượng tử của các electron riêng biệt trong các nguyên tử cónhiều electron ỡ Vì vậy chúng ta có thể dùng những gì mà ta biết về nguyên tử Hidro sang cho các nguyên tử có nhiều electron hơn. ỊỊ r Để tìm năng lượng các trạng thái của nguyên tử1 ta cũng bắt đầu từ phương trình Schrodinger với thế năng Coulomb giữa 2 điện tích là electron và một proton sẽ có dạng 4 eìj r Với là hàm số điện môi. r là khoảng cách giữa 2 hạt electron và proton. v Phương trình Schrodinger viết cho electron chuyển động trong trường đối xứng của hạt nhân Vì thế năng của electron trong nguyên tử là đối xứng cầu nên ta sẽ giải bài toán trong tọa độ cầu. Khi đó g iải rất phức tạp. Nên ta đưa ra các kết quả II. Năng lượng các trạng thái nguyên tử Hidro 1. Năng lượng trạng thái của H2 Năng lượng của các trạng thái nguyên tử Hidro được cho bởi E. - ặỉ iỉ E - -eV - n 1 2 3 4 . 1 Ỡ ỡ Năng lượng bị gián đoạn nên năng lượng bị lượng tử hóa với n được gọi là số lượng tử chính. Đây là số đầu tiên trong 4 số lượng tử mà chúng ta cần để xác định đầy đủ các .
