1。 コンポーネント:
* 運動エネルギー: これは、電子とプロトンの動きを説明しています。
*電子:(1/2)M_E *(V_E)^2ここで、M_Eは電子質量、V_Eの速度です。
*プロトン:(1/2)M_P *(V_P)^2ここで、M_Pはプロトン質量、V_Pの速度です。
* ポテンシャルエネルギー: これは、電子とプロトンの間の静電相互作用です。
* -e^2/(4πε_0 * r)ここで、eは基本電荷、ε_0は自由空間の誘電率、rは電子とプロトンの間の距離です。
2。ラグランジアン:
ラグランジアン(L)は、運動エネルギーと潜在的なエネルギーの違いです。
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L =T -V
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どこ:
* t =(1/2)m_e *(v_e)^2 +(1/2)m_p *(v_p)^2
* v =-e^2/(4πε_0 * r)
3。質量の減少で単純化:
ラグランジアンを簡素化するために、システムの縮小質量(μ)を導入できます。
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1/μ=1/m_e + 1/m_p
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プロトンは電子(m_p> > m_e)よりもはるかに重いため、還元質量は電子質量(μ≈m_e)に非常に近いです。
その後、陽子に対する電子の還元質量と相対速度(v)の観点から運動エネルギーを発現できます。
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t =(1/2)μ *(v)^2
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4。最終フォーム:
水素原子のラグランジアンは、次のように書くことができます。
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l =(1/2)μ *(v)^2 + e^2/(4πε_0 * r)
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重要なメモ:
* 質量中心: 上記のラグランジアンは、システムの質量の中心が静止している参照フレームで表されます。
* 量子力学: ラグランジアンは古典的な説明を提供しますが、水素原子の真の挙動は量子力学によって支配されています。 Schrödinger方程式は、原子のエネルギーレベルと波動関数のより正確な説明を提供します。
特定の側面のより詳細な説明が必要な場合、またはさらに質問がある場合はお知らせください!