Величина - квант - энергия
Cтраница 2
Теория взаимопереходов энергии поступательного движения ( Т), колебательной ( V), вращательной ( R) и электронной ( Е) является важным и сложным разделом химической и молекулярной физики. Поскольку величины квантов энергии растут в последовательности ER Ev EE, в этой же последовательности уменьшается вероятность T-R -, T-V -, Т - - переходов. Этот фактор особенно значим для обратных R-T -, V - Т - переходов. Теоретический анализ показывает, что R - Г - переход происходит в одном из десяти, а V - Г - переход - в одном из многих тысяч соударений, т.е. время жизни колебательно-возбужденных частиц может достигать 10 - 7 - 10 - 6 с. Этот факт важен для анализа химических реакций некоторых типов. [16]
При взаимодействии излучения с веществом в одних случаях на первый план выступают волновые свойства, а в других - квантовые свойства излучения. Из формулы (31.1) следует, что при малых частотах величина квантов энергии очень мала и поэтому трудно обнаружить квантовый характер взаимодействия излучения с веществом. В таких явлениях, как поглощение и излучение радиоволн, отчетливо проявляется волновой характер излучения, поэтому они хорошо объясняются волновой теорией. Однако не следует думать, что радиоволны совсем не обладают квантовыми свойствами: испускание и поглощение радиоволн атомами и молекулами носит квантовый характер, что было подтверждено опытами. [17]
Электромагнитные излучения, частоты которых отличаются на много порядков ( например, радиоволны и рентгеновские лучи), имеют качественно различные свойства. Эти различия определяются общей закономерностью шкалы электромагнитных волн: по мере перехода от более длинных волн ( малых частот) к более коротким ( большим частотам) волновые свойства света ( интерференция, дифракция, поляризация) проявляются слабее, а квантовые свойства света (V.5.1.10), в которых решающую роль играет величина кванта энергии h ( V.3.2.3), проявляются сильнее. [18]
Например, фиолетовые лучи имеют большую энергию, чем красные. В электромагнитном спектре ( см. рис. 30) наибольшей энергией обладают у-лучи, наименьшей - радиоволны. Величину кванта энергии ( Е в эргах) для любого электромагнитного излучения можно вычислить из соотношения E hv, где h - квант действия ( 6 62 10 - 27 эрг-сек) и v - частота колебаний луча. Квантовая теория подтверждена обширным опытным материалом и является в настоящее время общепринятой. [19]
Например, фиолетовые лучи имеют большую энергию, чем красные. В электромагнитном спектре ( рис. III-12) наибольшей энергией обладают у-лучи, наименьшей - радиоволны. Величину кванта энергии ( Е в эргах) для любого электромагнитного излучения можно вычислить из соотношения Eh, где h - квант действия ( 6 62х X 10 - 27 эрг-сек) и v - частота колебаний рассматриваемого излучения. Квантовая теория подтверждена обширным опытным материалом и является в настоящее время общепринятой. [20]
 |
Видимый спектр водорода ( серия Бальмера. [21] |
Например, фиолетовые лучи имеют большую энергию, чем красные. В электромагнитном спектре ( рис. 111 - 12) наибольшей энергией обладают - лучи, наименьшей - радиоволны. Величину кванта энергии ( Е в эргах) для любого электромагнитного излучения можно вычислить из соотношения Е hv, где h - квант действия ( 6 62 - 1027 эрг - сек) и v - частота колебаний рассматриваемого излучения. Квантовая теория подтверждена обширным опытным материалом и является в настоящее время общепринятой. [22]
Например, фиолетовые лучи имеют большую энергию, чем красные. В электромагнитном спектре ( см. рис. 111 - 11) наибольшей энергией обладают у-лучи, наименьшей - радиоволны. Величину кванта энергии ( Е в эргах) для любого электромагнитного излучения можно вычислить из соотношения Е / iv, где h - квант действия ( 6 63 - Ю 27 эрг-с или 6 63 - 10 - 34 Дж-с) и v - частота колебаний луча. Квантовая теория подтверждена обширным опытным материалом и является в настоящее время общепринятой. [23]
Из таблицы видно, что при больших длинах волн величина кванта крайне мала. Поэтому в общем потоке энергии, исходящем от длинноволнового излучателя ( например, макроскопического генератора радиоволн), отдельный квант энергии совершенно незаметен, в связи с чем прерывистость излучения энергии не обнаруживается. В коротковолновом излучении величина кванта энергии сравнительно очень большая. Благодаря этому в потоке энергии, исходящем от коротковолновых микроизлучателей ( атомов и молекул), отдельные кванты энергии становятся заметными, обнаруживая тем самым прерывистость ( квантовый характер) излучения. [24]
Из таблицы видно, что при больших длинах волн величина кванта крайне мала. Поэтому в общем потоке энергии, исходящем от длинноволнового излучателя ( например, макроскопического генератора радиоволн), отдельный квант энергии совершенно незаметен, в связи с чем прерывистость излучения энергии не обнаруживается. В коротковолновом излучении величина кванта энергии сравнительно большая. Благодаря этому в потоке энергии, исходящем от коротковолновых микроизлучателей ( атомов и молекул), отдельные кванты энергии становятся заметными, обнаруживая тем самым прерывистость ( квантовый характер) излучения. [25]
Таким излучением могут служить световые лучи в видимой или невидимой части спектра. При фотоэлектронной эмиссии энергия возбужденных электронов отличается от их энергии в нормальном состоянии на величину кванта энергии падающего излучения, равную h, где v - частота излучения. [26]
На шкале электромагнитных волн видно, что границы по частотам v ( или длинам волн в вакууме X0c / v) между различными видами электромагнитного излучения весьма условны - последовательные участки шкалы непрерывно переходят друг в друга. Электромагнитные излучения, частоты которых отличаются на много порядков ( например, радиоволны и рентгеновское излучение), имеют качественно различные свойства. Эти различия определяются общей закономерностью шкалы электромагнитных волн: по мере перехода от более длинных волн ( малых частот) к более коротким ( большим частотам) волновые свойства света ( интерференция, дифракция, поляризация) проявляются слабее, а квантовые свойства света (V.5.1.10), в которых решающую роль играет величина кванта энергии hv ( V.3.2.3), проявляются сильнее. [27]
Однако опыты показывали, что энергия излучения вначале действительно растет с увеличением частоты, но, пройдя через максимум, начинает уменьшаться, стремясь к нулю при высоких частотах. Он предположил, что излучение энергии веществом происходит не непрерывно, а в виде определенных порций ( квантов) энергии, пропорциональных частоте излучения. Величина квантов энергии определяется формулой Планка: eftv ( см. § 31.3), где v - частота колебаний, a h - постоянная Планка. [28]
Очень большая и важная группа методов исследования строения молекул основана на взаимодействии вещества с электромагнитным излучением. Вещество может поглотить квант энергии только в том случае, если величина кванта точно равна изменению энергии при каком-либо атомном или молекулярном процессе. Вследствие этого каждый тип процесса связан с определенным интервалом частот в спектре. Полный спектр представлен в табл. 21; там же указаны единицы, в которых обычно выражаются длины волн, так же как и величины квантов энергии в электрон-вольтах или ккал / моль. [29]
Страницы: 1 2