- •Фотоэффект
- •Формула Резерфорда
- •Экспериментальные закономерности линейчатых спектров
- •Волновые свойства частиц
- •Уравнение Шредингера
- •Ортогональность собственных функций
- •Представление физических величин посредством операторов
- •Одномерная потенциальная яма
- •Квантовогармонический осциллятор
- •Мультиплетность спектров и спин электрона
- •Результирующий момент многоэлектронного атома
- •Распределение электронов в атоме по энергетическим уровням
- •Периодическая система элементов
- •Рентгеновский спектр
Периодическая система элементов
|
H |
He |
Li |
Be |
B |
C |
2P |
|
|
|
|
|
|
2S |
|
|
|
|
|
|
1S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эмпирические правила Хунда:
Наименьшей энергией обладает состояние с наибольшим возможным значением S и наибольшем возможном при этом S значении L.
При этом квантовое число , если оболочка заполнена не более, чем наполовину и во всех остальных случаях.
Рентгеновский спектр
Рентгеновского излучение можно добиться, например, таким способом:
П ри этом излучение получается, вообще говоря, сплошного спектра. Но если у налетающего электрона достаточно энергии, чтобы выбить электрон из атома вещества, образующего анод, то получается дискретный спектр, всё более ярко выраженный по мере увеличения энергии налетающих электронов. Принцип излучения таков: налетающий электрон выбивает электрон с одной из оболочек. В результате у атома появляется возможность перейти в состояние с меньшей энергией, опустив один из электронов, находящихся на верхних уровнях на освободившееся место. При этом излучается фотон с энергией , где – энергия верхнего уровня, – энергия уровня, с которого был выбит электрон. Кроме того, на освободившееся место на верхнем уровне может перейти электрон с ещё более высокого уровня.
Эмпирическое правило (закон Мозли): , где – постоянная, разная для разных оболочек: ; соответствует оболочке, с которой был выбит электрон. Закон Мозли модно записать в таком виде: , где R – постоянная Ридберга. Поправка возникает потому, что есть поле не одного ядра, а ещё и окружающих его электронов.
Принцип детального равновесия: Если система находится в состоянии 1 и может с какой-то вероятностью перейти в состояние 2, то она может перейти обратно с той же вероятностью.
Пусть атом находится в состоянии, характеризуемом энергией , и он облучается потоком из фотона с частотой , где – энергия другого возможного состояния атома. Пусть – вероятность того, что атом захватит один фотон. Тогда вероятность того, что он захватит фотон . Из принципа детального равновесия следует, что вероятность вернуться в исходное состояние – пропорциональна числу фотонов. Здесь член отвечает за спонтанное излучение, – за индуцированное.
Для создания лазера необходимо вещество с тремя энергетическими уровнями: основным (с наименьшей энергией), с коротким периодом жизни (т.е. с большой вероятностью распада) и метастабильным (т.е. таким, на котором атом может оставаться продолжительное время (порядка секунды)).
Возникший при переходе из метастабильного состояния в основное, фотон индуцирует аналогичные переходы других атомов. При этом излучаются одинаковые фотоны (обладающие одинаковыми квантовыми числами, частотой и т.д.).