Автор Тема: Статистическая физика и планетарный атом  (Прочитано 1828 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Шаляпин А.Л.

  • РУДН: Пользователи
  • *
  • Сообщений: 66
  • Рейтинг: +0/-0
КЛАССИЧЕСКИЙ ПЛАНЕТАРНЫЙ АТОМ В СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ

Шаляпин А.Л. - Полный текст - http://s1836.narod.ru/atom3/atom3.htm

СЛУЧАЙНЫЙ ХАРАКТЕР ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В АТОМАХ
 
   Как известно, в начальной теории Бора рассматривался отдельный изолированный атом водорода. Однако полностью изолировать атом от внешних воздействий практически не удается. В реальных условиях электроны атомов всегда подвержены действию случайных внешних факторов подобно тому, как это имеет место в случае движения атомов или молекул в газах. Если в газах это проявляется главным образом в броуновском движении или диффузии частиц, то в случае орбитального движения электронов в атомах обстановка становится более сложной. Для электронов, движущихся по атомным орбитам, последствия такого взаимодействия можно разбить на две группы. 

   В первую группу следует отнести такие взаимодействия с внешними факторами, которые приводят к изменению момента количества движения электрона за счет обмена импульсом или механическим моментом с другими частицами. Изменение механического момента электрона, как правило, влечет за собой изменение полной энергии атома и, как следствие, приводит к излучению или поглощению электромагнитной энергии атомом.

   Сюда можно отнести столкновения второго рода атомов и молекул с изменением внутренней энергии частиц, облучение атомов быстрыми частицами и электромагнитными волнами с резонансными частотами поглощения, которые могут привести даже к отрыву электронов от атомов, возможное взаимодействие орбитальных электронов с нуклонами ядра, играющих роль перевертышей (или катализаторов) для реализации обмена энергией между орбитальными электронами и электромагнитными волнами и т.д.

   Во вторую группу факторов внешнего воздействия следует отнести такие более слабые взаимодействия с окружающей средой, при которых не происходит изменение момента количества движения орбитальных электронов, например, малые возмущающие воздействия электромагнитных полей. К таким полям можно отнести: тепловое излучение окружающих объектов, флуктуирующие переменные ван-дер-ваальсовы поля ближайших атомов и молекул, вращающиеся стационарные электромагнитные поля всевозможных электрических и магнитных ротаторов, космические излучения от различных космических частиц и других космических объектов (в том числе и от космических ливней), реликтовый фон, электромагнитные колебания физического вакуума - эфира, т.е. так называемые нулевые колебания, и др.

   Вместо перехода электрона с одной орбиты на другую в атоме, как в первой группе воздействий, появляется другой не менее существенный процесс - изменение самой формы стационарной орбиты и ее положения в пространстве, т.е. происходят случайные вариации орбит.

   Траектории в атомах вместо круговых или эллиптических за счет подобного взаимодействия становятся деформированными и незамкнутыми. Про такую траекторию обычно говорят, что она размыта или размазана в пространстве.

  Подобная ситуация в корне меняет методику подхода к объяснению и количественному описанию явлений микромира по сравнению с привычными методами траекторий, применяющихся в механике Гамильтона. На первый план, как и в броуновском движении, выдвигается статистический характер взаимодействий. Ибо совокупность случайных смещений орбит за определенный промежуток времени может быть рассмотрена только методами Статистической физики, фундамент которой был разработан в трудах Максвелла, Больцмана, Гиббса и их последователей.

   Статистический подход означает количественное описание явлений в средних величинах. В этом случае электромагнитное поле, которое создается электроном в окружающем пространстве, усредняется по траектории его движения. Кинетическая и потенциальная энергии электрона также усредняются за время наблюдения. При достаточно малых случайных возмущениях орбиты полная энергия электрона приближенно может считаться интегралом движения. Классическими интегралами движения в центральном поле являются также модуль полного момента количества движения   L  и его проекция   Lz   на ось симметрии атома   Z. При этом можно сказать, что в общем случае  L ¹ Lz,  поскольку траектория электрона из-за наличия случайных возмущений или из-за прецессии в магнитных полях не лежит в одной плоскости, т.е. вектор   L   совершает либо случайную, либо стационарную прецессию вокруг оси симметрии   Z.

   На рис. 2 в качестве примера представлен характер движения одного электрона в атоме водорода при воздействии на него случайных внешних возмущающих полей. За один период обращения Т траектория электрона вследствие действия случайных возмущений смещается на некоторую небольшую векторную величину d r, которая является случайной как по направлению, так и по модулю (рис. 2, a).