Zakaz Pauliego Kraków, Patrycja Szeremeta gr. 3 Wydział: Górnictwa i Geoinżynierii Kierunek: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

Wstęp Co się dzieje kiedy mamy więcej niż jeden elektron?  Kiedy atom ma więcej niż jeden elektron, energia potencjalna i funkcja falowa są funkcjami położenia każdego elektronu:  Rozwiązanie równania Schrödingera jest w tym przypadku niemożliwe.  Możemy poszukiwać przybliżonego rozwiązania jako iloczynu jednocząstkowych funkcji falowych: Okazuje się, że można przybliżyć każde korzystając z funkcji falowej atomu wodoru. Źródło:

Liczby kwantowe Źródło: I. W. Sawieliew, Wykłady z fizyki 3, PWN, Warszawa 1998 Źródło: on_configuration_shell_subshell_orbital_spin_Pauli_periodic_table

Magnetyczna spinowa liczba kwantowa Źródło: on_configuration_shell_subshell_orbital_spin_Pauli_periodic_table Spin zgodny z ruchem wskazówek zegara Spin przeciwny do ruchu wskazówek zegara

Wolfgang Pauli  1900 – 1958  Jeden z najwybitniejszych fizyków  1945 – nagroda Nobla  Jego prace stanowią istotny wkład do różnych dziedzin fizyki  Najsłynniejsze osiągnięcia to : odkrycie zasady zakazu odkrycie związku między spinem i statystyką Źródło: Źródło: E.H. Wichmann, Fizyka kwantowa, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1975

Zakaz Pauliego W jednym i tym samym atomie (lub w jakimś innym układzie kwantowym) nie może być dwóch elektronów opisywanych przez taki sam zbiór czterech liczb kwantowych: n, l, m l, m s. Źródło: I. W. Sawieliew, Wykłady z fizyki 3, PWN, Warszawa 1998 Źródło: Fermiony Bozony

Zakaz Pauliego cd. Źródło: Zakaz wydaje się być bardzo intuicyjny Często gdy mamy miejsce w autobusie i ono jest zajęte to druga osoba tego samego miejsca w autobusie zająć już nie może. Źródło:

Czego dotyczy zakaz Pauliego? Fermiony – cząstki o spinie połówkowym (protony, neutrony, elektrony) mające funkcję falową antysymetryczną. Źródło: J. Massalski, Fizyka dla inżynierów cz. II Fizyka współczesna, wyd. III, wyd. Naukowo – Techniczne, Warszawa 1977 Fermiony Bozony Źródło:

Taki sam pęd To samo położenie Różnie skierowane spiny Taki sam pęd To samo położenie Tak samo skierowane spiny Źródło: on_configuration_shell_subshell_orbital_spin_Pauli_periodic_table Sytuacja niemożliwa

Rzeczywiste konfiguracje elektronów w atomach Źródło: R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, Feynmana wykłady z fizyki – mechanika kwantowa, tom III, PWN, Warszawa 2002 atom wodoru atom helu atom litu

1) Różnorodność układu okresowego pierwiastków Konsekwencje zakazu Pauliego Układ okresowy pierwiastków, pokazujący konfigurację elektronów w powłokach zewnętrznych atomów objętych w stanach podstawowych Źródło: P. Wilkes, Fizyka ciała stałego dla metaloznawców, PWN, Warszawa 1979 Źródło: on_configuration_shell_subshell_orbital_spin_Pauli_periodic_table

2) Stabilność materii na większą skalę 3) Silne wiązania chemiczne 4) Względna trwałość obiektów materialnych Konsekwencje zakazu Pauliego cd. Cząsteczka wodoru Źródło: R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, Feynmana wykłady z fizyki – mechanika kwantowa, tom III, PWN, Warszawa 2002

Co by się stało, gdyby zakaz Pauliego uległ zmianie? Źródło: R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, Feynmana wykłady z fizyki – mechanika kwantowa, tom III, PWN, Warszawa 2002 atom wodoru atom helu atom litu Każdy atom wyglądałby mniej więcej identycznie- mała okrągła kulka, ze wszystkimi elektronami skupionymi w pobliżu jądra, nic skomplikowanego, żadnego wyróżnionego kierunku

Podsumowanie  Rozmieszczeniem elektronów na poszczególne stany energetyczne rządzi zakaz Pauliego,  Pauli sformułował zakaz na podstawie analizy widm atomowych; o różnych stanach atomu oraz o liczbach kwantowych charakteryzujących te stany można bowiem wywnioskować z emitowanego przez atom promieniowania, czyli z jego widma,  Zakaz Pauliego dotyczy cząstek zwanych fermionami,  W rzeczywistości, prawie wszystkie własności materialnego świata obracają się wokół zadziwiającego faktu, iż dwa fermiony nie mogą znajdować się w tym samym stanie,  Gdyby zakaz Pauliego uległ zmianie każdy atom wyglądałby mniej więcej identycznie. Źródło: on_configuration_shell_subshell_orbital_spin_Pauli_periodic_table

Podsumowanie cd. Źródło:

Bibliografia »cmf.p.lodz.pl/iowczarek/materialy/fizyka/mt_13kwant_new13i.pdfcmf.p.lodz.pl/iowczarek/materialy/fizyka/mt_13kwant_new13i.pdf »cmf.p.lodz.pl/efizyka/mod/resource/view.php?id=757cmf.p.lodz.pl/efizyka/mod/resource/view.php?id=757 »cmf.p.lodz.pl/iowczarek/materialy/fizyka/mt_13kwant_new13i.pdfcmf.p.lodz.pl/iowczarek/materialy/fizyka/mt_13kwant_new13i.pdf »E.H. Wichmann, Fizyka kwantowa, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1975 »ifj.edu.pl/przygoda/frameless/pauli.htmifj.edu.pl/przygoda/frameless/pauli.htm »I. W. Sawieliew, Wykłady z fizyki 3, PWN, Warszawa 1998 »J. Massalski, Fizyka dla inżynierów cz. II Fizyka współczesna, wyd. III, wyd. Naukowo – Techniczne, Warszawa 1977 »nauczyciel.pl/page.php/resources/view_all?id=atom_electron_configuration_shell_subshell_orbital_spin_Pauli_periodi c_table »pl.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_Paulipl.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_Pauli »P. Wilkes, Fizyka ciała stałego dla metaloznawców, PWN, Warszawa 1979 »R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, Feynmana wykłady z fizyki – mechanika kwantowa, tom III, PWN, Warszawa 2002 »spzabrnie.edupage.org/news/?zac=100 »

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ „Człowiek zajmujący się nauką nigdy nie zrozumie, dlaczego miałby wierzyć w pewne opinie tylko dlatego, że znajdują się one w jakiejś książce. (…) Nigdy również nie uzna swych własnych wyników za prawdę ostateczną.” A. Einstein w liście do J. Lee, 1945