Наглядная визуализация движения электронов вокруг атома

электронволновая функциявизуализация

Наглядная визуализация движения электронов вокруг атома (minutephysics)

Пустой светлый кадр из видео minutephysics — нейтральный фон перед началом визуализации движения электронов. Жёлтые точки показывают облако вероятности электрона вокруг ядра — плотные области означают большую вероятность. Зелёная визуализация орбитали электрона с характерными лопастями — распределение вероятностей в трёхмерном пространстве. Жёлто-зелёная облачная модель электрона с концентрическими кольцами — разные уровни вероятности по радиусу. Оранжевые лопастные узоры орбитали — визуализация форм волновой функции электрона с разными m и n. Симметричная зелёная диаграмма орбитали с расколотой плоскостью — разные фазы волновой функции показаны частицы. Сравнение орбиталей разной энергии — маленькие и большие облака иллюстрируют удаление электрона при высоких энергиях. Крупный план орбитали с подписью и стрелками — движение точек показывает ток вероятности, а не траекторию электрона. Облако частиц вокруг ядра с математическими обозначениями внизу — связь визуализации с волновыми функциями.

Автора видео не устраивали существующие модели, так как упрощённые не отражают реальную природу электронов, а научно достоверные слишком сложны для восприятия. Поэтому он на основе волновых функций срендерил собственные модели, которые одинаково достоверны и наглядны

На картинках — примеры разных электронов. Каждый шарик — возможное положение электрона, а всё множество шариков — волновая функция. Чем выше плотность шариков, тем выше вероятность нахождения там электрона

Можно заметить, что у некоторых атомов облака больше — всё дело в том, что чем больше энергия электрона, тем дальше он может находиться от ядра атома

Также важно понимать, что движения шариков показывают не траекторию электрона, а ток вероятности, то есть перемещение областей, где может находиться электрон согласно волновой функции

📼 Версия на русском языке Другие интересные примеры визуализаций:

Пустой светлый кадр из видео minutephysics — нейтральный фон перед началом визуализации движения электронов.
Жёлтые точки показывают облако вероятности электрона вокруг ядра — плотные области означают большую вероятность.
Облако вероятности электрона: чем выше плотность точек, тем выше вероятность найти электрон в этой области.
Зелёная визуализация орбитали электрона с характерными лопастями — распределение вероятностей в трёхмерном пространстве.
Пример орбитали с лопастной симметрией — видна сложная форма волновой функции.
Жёлто-зелёная облачная модель электрона с концентрическими кольцами — разные уровни вероятности по радиусу.
Кольцевые структуры иллюстрируют радиальные узлы в волновой функции.
Оранжевые лопастные узоры орбитали — визуализация форм волновой функции электрона с разными m и n.
Разные квантовые числа приводят к отличающимся формам орбиталей.
Симметричная зелёная диаграмма орбитали с расколотой плоскостью — разные фазы волновой функции показаны частицы.
Фаза волновой функции и узловые плоскости видны в распределении частиц.
Сравнение орбиталей разной энергии — маленькие и большие облака иллюстрируют удаление электрона при высоких энергиях.
Более высокие энергетические уровни соответствуют большим облакам вероятности.
Крупный план орбитали с подписью и стрелками — движение точек показывает ток вероятности, а не траекторию электрона.
Стрелки и подписи подчёркивают, что отображается ток вероятности, а не путь частицы.
Облако частиц вокруг ядра с математическими обозначениями внизу — связь визуализации с волновыми функциями.
Математические записи показывают связь картинок с конкретными волновыми функциями и квантовыми числами.