Cтраница 4
Другим фактором, способствующим ступенчатой ионизации, является наличие так называемых метастабильных состояний атома. Согласно теории атома не все переходы электрона с более высокого энергетического уровня на более низкий могут происходить путем излучения соответствующего кванта света. Некоторые переходы, как выражаются в теории атома, запрещены. Запреты фиксируются определенными соотношениями между квантовыми числами энергетических уровней. Уровни энергии, с которых электрон не может перейти спонтанно ( путем излучения света) ни на основной, ни на один из других нижележащих уровней, называются метастабильными уровнями, соответствующее состояние атома - метастабильным состоянием, а сам атом в таком состоянии - метастабильным. Для того чтобы электрон все же вернулся с метастабильного уровня на основной уровень энергии, нужно электрон сначала поднять новым соударением первого рода или поглощением соответствующего светового кванта на другой, более высокий уровень, с которого он может перейти непосредственно на основной уровень с превращением энергии возбуждения атома в энергию излучения. Предоставленный самому себе метастабильный атом остается на верхнем энергетическом уровне в течение времени, много большего, чем нужно для того, чтобы в лабораторных условиях газового разряда атом был выведен из этого состояния под действием одной из указанных выше причин или при взаимодействии со стенкой разрядной трубки. Однако не в лабораторном, а в мировом масштабе такие запрещенные линии удается обнаружить. [46]
Как уже было показано в главе 1, в атоме не может быть больше двух электронов, находящихся в одном и том же состоянии. Поэтому даже в самом сложном атоме все электроны распределены по своим энергетическим уровням. Переход электрона с более низкого уровня на более высокий связан с затратой энергии, которую нужно сообщить электрону. Обратный переход, с более высокого уровня на более низкий, сопровождается потерей электроном энергии. Так как электроны в атоме могут занимать лишь некоторые вполне определенные энергетические уровни и не могут находиться на промежуточных запрещенных уровнях, то как потеря энергии электроном, так и ее приобретение происходит не непрерывно, а скачками. При переходе электрона с более высокого энергетического уровня на более низкий излучается один фотон. И наоборот, поглощение световых квантов атомами вещества сопровождается переходом электронов с одних уровней на более высокие. [47]
Сопротивление некоторых кристаллических тел уменьшается при поглощении ими света. Это явление называют фотопроводимостью кристаллов. Впервые оно было наблюдено в 1873 году для кристаллов селена. Подробно изучена фотопроводимость диэлектриков алмаза и цинковой обманки. Фотопроводимостью обладают также некоторые полупроводники, например закись меди Си20, сернистый свинец PbS и др. В инфракрасной области фотопроводимостью обладает таллофид-сплав сульфида таллия с окисью этого металла. В ряде случаев, например в кристаллах NaCl, фотопроводимость возникает при облучении кристалла рентгеновскими лучами. При этом кристаллы NaCl приобретают желтый цвет. Находимые в природе кристаллы каменной соли, обладающие фотопроводимостью, также имеют желтый или дымчатый оттенок. Такая окраска свидетельствует о наличии внутри кристалла NaCl свободных атомов натрия, являющихся теми центрами, которые сцособны отдавать свой валентный электрон при поглощении светового кванта. Наличием таких / - центров, представляющих собой нарушение правильного строения кристаллической решетки, объясняют фотопроводимость и в других кристаллах. На языке зональной теории диэлектриков и полупроводников фотопроводимость объясняется переходом электронов из целиком заполненной полосы энергетических уровней в полосу проводимости. С этой точки зрения фотопроводимость должна зависеть от содержания примесей в полупроводнике и должна возникать в нем при поглощении квантов меньшей частоты v, чем в диэлектрике. Опыт подтверждает это заключение. Ток, возникающий в кристалле благодаря появлению добавочных электронов в полосе проводимости при поглощении световых квантов, называют первичным током фотопроводимости. [48]
Сопротивление некоторых кристаллических тел уменьшается при поглощении ими света. Это явление называют фотопроводимостью кристаллов. Впервые оно было наблюдено в 1873 году для кристаллов селена. Подробно изучена фотопроводимость диэлектриков алмаза и цинковой обманки. Фотопроводимостью обладают также некоторые полупроводники, например закись меди Си20, сернистый свинец PbS и др. В инфракрасной области фотопроводимостью обладает таллофид-сплав сульфида таллия с окисью этого металла. В ряде случаев, например в кристаллах NaCl, фотопроводимость возникает при облучении кристалла рентгеновскими лучами. При этом кристаллы NaCl приобретают желтый цвет. Находимые в природе кристаллы каменной соли, обладающие фотопроводимостью, также имеют желтый или дымчатый оттенок. Такая окраска свидетельствует о наличии внутри кристалла NaCl свободных атомов натрия, являющихся теми центрами, которые сцособны отдавать свой валентный электрон при поглощении светового кванта. Наличием таких / - центров, представляющих собой нарушение правильного строения кристаллической решетки, объясняют фотопроводимость и в других кристаллах. На языке зональной теории диэлектриков и полупроводников фотопроводимость объясняется переходом электронов из целиком заполненной полосы энергетических уровней в полосу проводимости. С этой точки зрения фотопроводимость должна зависеть от содержания примесей в полупроводнике и должна возникать в нем при поглощении квантов меньшей частоты v, чем в диэлектрике. Опыт подтверждает это заключение. Ток, возникающий в кристалле благодаря появлению добавочных электронов в полосе проводимости при поглощении световых квантов, называют первичным током фотопроводимости. [49]