Высоковозбужденное состояние - атом
Cтраница 1
Высоковозбужденные состояния атомов, определяемые кулоновским взаимодействием электрона и атомного остатка, имеют структуру, схожую со структурой водородоподоб-ного атома. [1]
Структура высоковозбужденных состояний атомов во - Дородоподобна. [2]
Рекомбинационные радиолинии ( РРЛ), образующиеся при переходах между высоковозбужденными состояниями атомов, были обнаружены в СССР в 1964 г. методами радиоастрономии. Было установлено, что в условиях космической разреженности атомы могут существовать при уровнях возбуждения порядка 1000 и размерах атомов порядка 0 1 мм, а спектр космического излучения содержит множество РРЛ во всем диапазоне радиоволн. [3]
 |
Коэффициент радиационно-столкновитель-ной рекомбинации при различной температуре для различных газов. [4] |
Выражение (18.10) справедливо в пределе больших плотностей электронов, когда переходы между высоковозбужденными состояниями атомов ( молекул) обусловлены неупругими соударениями с электронами, а излучательные процессы несущественны. Кроме того, предполагается, что температура электронов Те много меньше потенциала ионизации атомной частицы, так что при столкновениях наиболее вероятны переходы между близко расположенными энергетическими состояниями. [5]
Явления многофотонного возбуждения и многофотонной ионизации атомов достаточно широко используются в настоящее время для исследования высоковозбужденных состояний атомов, а также для изучения возмущений спектров атомов в интенсивном световом поле. [6]
Следует отметить также, что с ростом главного квантового числа быстро возрастает плотность уровней ( dEn / dn) - l - n3J2Ry; это обстоятельство существенно при рассмотрении ряда процессов с участием высоковозбужденных состояний атомов и ионов. [7]
В работе [49] эта особенность плотности состояний была устранена при замене парного приближения приближением ближайшего соседа с учетом дебаевских корреляций. Было построено разложение по степеням активностей в большом каноническом ансамбле для функции распределения микропотенциала и плотности состояний электрона. Было установлено, что высоковозбужденные состояния атома естественно присутствуют в плазме, но их вклад компенсируется при совместном учете дискретного и непрерывного спектров электрона. Результатом такой компенсации и является статистическая сумма План-ка - Ларкина. Для нахождения полного числа связанных состояний нужно проинтегрировать плотность электронных состояний по отрицательной области энергий. Как показано в [49] при этом можно использовать плотность состояний, полученную в приближении ион - ближайший электрон. Учет дебаевских корреляций при этом дает поправки более высокого порядка, чем члены с z2, что является превышением точности. [8]
Как следует из предыдущих рассуждений, использование приближения ближайшего соседа приводит к тому, что межчастичное взаимодействие имеет два существенно различных проявления в термодинамике плазмы. Во-первых, это рассмотренные выше корреляционные и энтропийные вклады в термодинамические величины. Во-вторых, существенно меняется заселенность высоковозбужденных состояний атомов и, соответственно, величина атомной статистической суммы. На рис. 3 изображены зависимости статистического веса атома водорода от температуры при различных значениях концентрации электронов. Для сравнения приводится статистический вес, рассчитанный по формуле Планка-Ларкина. [10]
Атом в любом состоянии, помещенный во внешнее электрическое поле, может самопроизвольно ионизоваться путем перехода электрона через потенциальный барьер подобно тому, как самопроизвольно распадается ядро, испуская альфа-частицу. Разумеется, если поле слабое, вероятность распада исчезающе мала. Барьер становится проницаемым в сильном поле, особенно при высоковозбужденных состояниях атома. Если время самопроизвольного вылета электрона в таком состоянии становится меньшим, чем время испускания кванта, то линии в спектре, соответствующие переходам из этого состояния, исчезают. [11]
Если в атоме возбуждены два ( или более) электрона, то суммарная энергия возбуждения может превысить энергию связи одного из них. Такие состояния называют автоионизационными, так как переход одного из электронов в нижележащее состояние может привести к выбрасыванию второго из атома - автоионизации. Этот процесс происходит, если энергия, способная выделиться при переходе одного из электронов, превышает энергию связи второго. Практически все высоковозбужденные состояния атомов становятся автоионизационными при возбуждении одного из электронов атомного Остатка. Например, все термы конфигураций 2s2, 2р2, 2s2p атома гелия являются автоионизационными. [12]
Энтропийный член имеет чисто конфигурационный ( комбинаторный) смысл. Поэтому он не дает вклада во внутреннюю энергию. Этот член можно рассматривать как вклад некоторого исключенного объема атомов. Энтропийный член дает вклад только в давление, причем энтропийная и корреляционная поправки к давлению, обусловленные влиянием высоковозбужденных состояний атомов имеют разные знаки и близки по абсолютной величине, что и приводит к идеал ьногазовому уравнению состояния. Несмотря на формальную аналогию ( 89), энтропийный член не следует путать с ван-дер-ваальсовым, поскольку он не является следствием межатомного ( атом-ионного) отталкивания. Заметим также, что в данной модели энтропийный член возникает естественным образом в отличие от [174], где его приходилось добавлять, чтобы получить сходящиеся выражения для свободной энергии. [14]
При формулировке адиабатического приближения предполагается, что средняя скорость дополнительного слабо связанного электрона мала но сравнению со скоростью валентных электронов и электронов замкнутых оболочек молекул среды. Такое предположение следует из того, что при малой энергии связи, согласно теореме вириала, кинетическая энергия дополнительного электрона также относительно мала. В таком случае можно использовать приближение, эквивалентное адиабатическому приближению молекулярной физики. Предполагают, что на электроны среды действует поле фиксированного точечного заряда, который временно находится в покое. В то же время на слабо связанный электрон воздействует потенциал усредненного распределения зарядов, обусловленный электронами среды. Подобный подход аналогичен трактовке высоковозбужденных состояний атома гелия, предложенной Бете, и описанию поляризации замкнутой оболочки согласно Синаноглу. [15]
Страницы: 1 2