Вскоре после того, как де Бройль опубликовал свои идеи о том, что электрон в атоме водорода можно было бы лучше подумать о том, что он представляет собой круговую стоящую волну, а не частицу, движущую по квантованным круговым орбитам, Эрвин Шредингер продлил работу де Бройль, выведя то, что теперь известно как уравнение Шредингера. Когда Шредингер применил свое уравнение к атомам, похожим на водород, он смог воспроизвести выражение Бора для энергии и, таким образом, формулу Ридберга, регулирующей водородные спектры. Шредингер описал электроны как трехмерные стационарные волны, или волновой функции, представленные греческой буквой psi, ψ.
Несколько лет спустя Макс Борн предложил интерпретацию волновой функции ψ, которая до сих пор принята: Электроны все еще являются частицами, и поэтому волны, представленные ψ, не являются физическими волнами, а, наоборот, являются сложными амплитудами вероятности. Квадрат величины волновой функции ∣ψ∣2 описывает вероятность наличия квантовой частицы вблизи определенного места в пространстве. Это означает, что для определения распределения плотности электронов по отношению к ядру атома можно использовать волновой функции. В наиболее общем виде уравнение Шредингера можно записать как:
Где Ĥ — гамильтоновский оператор, набор математических операций, представляющих общую энергию (потенциал плюс кинетика) квантовой частицы (например, электрон в атоме), Ψ - это волновая функция этой частицы, которая может быть использована для определения специального распределения вероятности нахождения частицы, а E - это фактическое значение общей энергии частицы.
Работа Шредингера, а также работа Гейзенберга и многих других ученых, следующих по их стопам, обычно называется квантовой механикой.
Квантовая механическая модель описывает орбиту как трехмерное пространство вокруг ядра в пределах атома, где вероятность нахождения электрона самая высокая.
Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 6.3: Развитие квантовой теории.
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены