Устойчивость атома с p, d, f орбиталями

 

     Устойчивость атома с s-орбиталью (сфера) рассмотрена выше. Но на каждом энергетическом уровне только два электрона находятся на s-орбитали. Условием устойчивости атома является отсутствие ускорения электрона (постоянная скорость), что и было рассмотрено у сферической орбиты. На p, d, f орбиталях всё сложнее. Мы не будем конкретно моделировать траекторию движения электрона на таких орбиталях. Важно, что движение электрона по таким орбитам не возможно при постоянной скорости. То есть постоянно действует ускорение, и оно меняется в каждый момент времени, причём принимает значения как положительные, так и отрицательные (торможение). Следовательно и ЭДС самоиндукции и магнитный поток вокруг электрона, при движении по такой орбите, постоянно меняются. И тогда ЭДС самоиндукции и силы вызывающие ускорение не могут компенсировать друг друга. Как же тогда быть с устойчивостью атома с такими орбиталями?

     Выход из сложившейся ситуации может быть только в том, что хотя в каждый отдельно взятый момент времени силы вызывающие ускорение и ЭДС самоиндукции не компенсируют друг друга, но если их суммы за один полный оборот равны между собой (учитывая положительные и отрицательные значения), то устойчивость обеспечена. Действительно, у электрона после полного оборота по траектории орбитали должны быть точно такие параметры, как и до этого оборота, так и после следующего, за исключением смещения в сторону перпендикулярно движению (сила Лоренца). Сила Лоренца, как и на сферической орбите, будет создавать объёмность. Только смещение будет не постоянным, а зависеть от скорости движения электрона.

      Может возникнуть вопрос: почему при ускорении или торможении электрона он не испускает электромагнитные волны и не теряет при этом энергию. Ведь при этом его орбита должна уменьшиться и устойчивого состояния не получится. Дело в том, что электрон в атоме на p, d, f орбиталях подобен маятнику или колебательному контуру. Причём потери на трение отсутствуют. Кинетическая энергия электрона переходит в потенциальную форму, а потом обратно. Для испускания фотона у электрона должна быть избыточная энергия для данных условий (гравитационное и электрическое поле). Чтобы полнее понять этот момент нужно ознакомиться с последующими рассуждениями, а потом вернуться к этому вопросу.