(121')), che l'energia della particella ha un valore E determinato con certezza (stati semplici, o stazionari, o quantici). Per esprimere
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coordinata x, è data dal quadrato del modulo di una , ottenuta come combinazione lineare di soluzioni corrispondenti a diversi stati quantici e tale
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Il sistema ha quindi livelli energetici discreti, in tripla infinità, caratterizzati dai tre numeri quantici
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Si osservi che, sebbene la u venga a dipendere da tre numeri quantici (n, l, m) i livelli energetici dipendono da due soli di essi, poichè il quanto
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corrispondente ai numeri quantici n, l, m:
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Poichè ogni stato è individuato da tre numeri quantici, a ciascuno degli indici n, musati or ora si dovrà sostituire una terna di indici: le
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quantici, anche se proibito da una regola di selezione, può avvenire sempre per via indiretta (cioè attraverso livelli intermedi) o con un processo
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teoria, in una ulteriore approssimazione, rende conto perfettamente. Si intende poi che il passaggio tra due stati quantici, anche se proibito da una
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l'introduzione di numeri «semi-interi»(cioè del tipo ) al posto dei numeri quantici interi migliora generalmente (come del resto si rilevò empiricamente
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tante condizioni quanti sono i gradi di libertà, e si introducono altrettanti numeri quantici i quali possono sostituire le f costanti : così in luogo
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(1) Si vedrà in seguito che qualcuno di questi salti quantici in realtà non può avvenire, essendo escluso dal principio di selezione.
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quantici. P. es. la prima riga della serie di Balmer viene emessa da tutti gli atomi in cui l'elettrone salta da una qualunque delle orbite , ad una
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elevati sono i loro numeri quantici.
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quantici n, l, m che caratterizzano l'orbita, quella del momento angolare risultante, che, espresso in unità quantistiche, si indica con j e si chiama
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(che chiameremo classico) che esso emetterebbe se, pur potendosi trovare solo negli stati quantici, esso irradiasse, in ciascuno di questi, secondo le
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quantistico, e precisamente quella emessa nel salto dallo stato di numeri quantici allo stato di numeri . Vediamo ora quale è la frequenza di questa
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Si suol dire perciò che, al limite per numeri quantici elevati, le righe «corrispondenti» (nel senso spiegato sopra) hanno la stessa frequenza (1) Si
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delle righe di indici , che sarebbero emesse sia nello stato di numeri quantici sia, in quello di numeri quantici , sia in tutti quelli intermedi. Allora
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la somiglianza tende a diventare identità col crescere dei numeri quantici. Calcolando quindi coi metodi dell'elettromagnetismo le intensità e le
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dunque possibili solo i salti quantici in cui n varia di , e tutti gli altri saranno vietati. Si osservi che, essendo , la frequenza che viene emessa
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, sono possibili solo i salti quantici in cui n varia di . Tenendo presente l'espressione (315) dei livelli energetici, si vede che la frequenza emessa
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quantico legato alla coordinata è il quanto azimutale l, si vede che sono possibili solo i salti quantici in cui il quanto azimutale l (e quindi k
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fondamentale. Difatti, riferendosi allo schema dei termini rappresentato in fig. 45, essa esprime che sono possibili solo i salti quantici tra due colonne
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. II) si ha uno stato non stazionario, ma tuttavia invariabile nel tempo. o quantici e a cui corrispondono le autofunzioni della equazione di
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può assumere, come vedremo, solo due valori, mentre n rappresenta al solito il gruppo di tre numeri quantici orbitali.
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quantico definito da certi numeri quantici , l'altro in uno stato definito da , non ha alcun significato il dire che si passa il primo elettrone nel
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Nella teoria dell'atomo di Bohr e Sommerfeld a ciascun elettrone, come si sa, vengono attribuiti tre numeri quantici — il quanto totale, quello
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Veramente, nel § 56, p. II, abbiamo definito i numeri quantici solo per un unico elettrone soggetto a un campo centrale: in un atomo con più
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in un atomo non vi sono mai due elettroni aventi la stessa qua>terna di numeri quantici Poichè il quarto numero quantico, s, può assumere solo due
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Poichè il quarto numero quantico, s, può assumere solo due valori, se si fissano i valori dei tre numeri quantici n, l, m (detti «orbitali») vi
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unica possibile fra tutte le anzidette autofunzioni. Ciò posto, se vi fossero nel sistema due o più elettroni con gli stessi numeri quantici, vi
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prima particella una autofunzione , alla seconda una (dove , come al solito, rappresentano due gruppi di quattro numeri quantici, ed l, 2, due gruppi
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diversi stati (stati quantici) a ciascuno dei quali corrisponde un diverso valore dell'energia: come rappresentazione intuitiva di questi stati si
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energetici risultano doppi, tranne quelli corrispondenti a stati quantici uguali delle due particelle. Questa degenerazione si chiama, per una ragione che
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discontinue (numeri quantici di spin), ciascuna delle quali assume solo due valori. Si noti ora che in ciascuna di queste espressioni è naturalmente lecito
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Il caso, finora escluso, che le due particelle abbiano gli stessi numeri quantici , non dà luogo a degenerazione: si ha quindi in tal caso una unica
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dove i = l, 2, ed rappresenta, ora, solo il gruppo dei tre numeri quantici orbitali dell'elettrone i-esimo, mentre il numero quantico di spin, , è
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Si osservi ora che, poichè trascuriamo le forze dovute agli spin, gli autovalori risultano indipendenti dai numeri quantici di spin , dipendendo solo
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che confermano l'esistenza di stati quantici discreti e l'esattezza della legge (18) riguardo ai passaggi dall'uno all'altro di essi con emissione o
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quantici orbitali sono uguali (simbolicamente: ), i loro spin non possono disporsi paralleli, perchè in tal caso i due elettroni avrebbero tutti e
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due stati quantici.
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livello energetico più elevato, p. es. E3, allora per tornare allo stato fondamentale essi possono eseguire due (o più) salti quantici successivi, e in
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semplificativa proposta da BOHR che si è mostrata in buon accordo realtà. Tale ipotesi consiste nell'ammettere che i salti quantici dai quali ha origine la
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spettroscopia: lavoro che consiste, in sostanza, nel coordinare ad ogni termine spettrale un gruppo di due numeri quantici n, l. Questa coordinazione conserva
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Ma da questa ricerca dei numeri quantici corrispondenti a ciascun livello energetico è sorta la necessità di una ipotesi nuova. Si è constatato che
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Che, del resto, vi debba essere una correlazione tra l'esistenza di stati quantici discreti e la determinazione della costante dell'entropia, risulta
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quantizzati, gli stati quantici. è interessante notare quali sono le conseguenze di questo fatto nel caso limite di grandi numeri quantici, quando
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Nel caso limite dei grandi numeri quantici vengono, come è noto, a coincidere non soltanto i risultati della meccanica quantistica e di quella
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, ciascuna suscettibile di occupare due stati quantici 1,2. Siano N 1 ed N 2 i numeri di occupazione dei due stati; essi potranno a priori avere i valori
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quantico è nh. Ne segue che, se tracciamo, nel piano delle fasi, le orbite corrispondenti a tutti gli stati quantici, l'area compresa tra due orbite
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