№ 1638Атомы и молекулыУровень 3

Почему стационарная модель атома не излучает

Отвечайте на каждый пункт не более чем одним коротким предложением и одним уравнением. Под «водородом» здесь понимается простая модель электрона в кулоновском потенциале, рассмотренная на лекции.

(a) Движется ли электрон в основном состоянии $(n,l,m)=(1,0,0)$? Подсказка: классически движение означает изменение положения со временем; в квантовой механике используйте среднее положение $\langle\mathbf x\rangle$. Меняется ли оно в собственном состоянии энергии водорода?

(b) Почему такой атом «водорода» в основном состоянии не излучает?

(c) Движется ли электрон в возбуждённом состоянии $(2,1,1)$?

(d) Почему такой возбуждённый атом «водорода» не излучает?

(e) В опыте реальный атом водорода, возбуждённый из $(1,0,0)$ в $(2,1,1)$, сравнительно быстро возвращается в основное состояние. Какой момент импульса он испустит при переходе?

(f) Какова длина волны излучения? Как она соотносится с формулой Ридберга—Ритца?

(g) Возбуждённые атомы в опыте излучают и переходят на нижние уровни, хотя в(a–d) вы правильно показали отсутствие излучения в простой модели. Чего не хватает модели? Может ли оператор энергии более реалистичной модели, допускающей распад, оставаться эрмитовым? Обсудите.