Энергетический спектр - атом
Cтраница 3
При сжатии вещества резко возрастают силы отталкивания между соседними атомами, что как бы локализует положение атомов, затрудняя их свободное перемещение. Данное обстоятельство поднимает потолок температур, при которых еще можно считать, что атомы совершают колебательное движение. Если температуры не слишком большие, то поведение веществ определяется конкретными особенностями электронного энергетического спектра атомов, составляющих кристаллическую решетку, вследствие чего поведение твердьйс тел характеризуется большим разнообразием свойств Каждого химического элемента. Это требует привлечения для расчета свойств конденсированных сред прямых квантово-механических методов. Чаще всего предполагают, что тепловая энергия и тепловое давление определяются вкладом энергии ядер и электронов, которые рассматриваются независимо. [31]
 |
Констукция газового лазера дугового разряда.| Разрядная трубка газового лазера тлеющего разряда. [32] |
Наиболее распространенный типом газоразрядного лазера является гелий-неоновый. Он работает на тлеющем разряде. Разряд вызывает возбуждение атомов гелия, которые при соударении передают энергию атомам неона, имеющим точно такие же уровни возбуждения. Энергетический спектр атомов неона обеспечивает генерацию когерентного излучения с длиной волны Я0 633 мкм. [33]
Применение рентгеновского излучения позволяет выбивать электроны внутренних оболочек атомов и определять их энергию связи, которая является характеристической величиной для каждого элемента. Для органической ( и неорганической) химии этот метод представляет особенный интерес, потому что энергии связей внутренних электронов очень чувствительны к структурному окружению. В энергетическом спектре атомов одного и того же элемента, находящегося в различном окружении, положение линий не одинаково и не совпадает с положением линий в спектре свободных атомов. [34]
Применение рентгеновского излучения позволяет выбивать электроны внутренних оболочек атомов и определять кх энергию связи, которая является характеристической величиной для каждого элемента. Для органической ( и неорганической) химии этот метод представляет особенный интерес, потому что энергии связей внутренних электронов очень чувствительны к структурному окружению. В энергетическом спектре атомов одного и того же элемента, находящегося в различном окружении, положение линий не одинаково и не совпадает с положением линий в спектре свободных атомов. [35]
Из сказанного следует, что во всех случаях, когда нас интересуют стационарные состояния атомов или молекул ( а при решении подавляющего большинства химических проблем это так), наиболее целесооб - разной моделью электрона является облако отрицательного заряда определенной формы - так называемое электронное облако. Участок пространства, занимаемый электронным облаком, называется орби-талью. Если мысленно удалить с этого участка электрон, то получается модельное представление о вакантной орбитали. Каждая орбиталь представляет собой одновременно энергетический уровень в энергетическом спектре атома или молекулы. Поэтому изменение энергии электрона в атоме или молекуле целесообразно рассматривать как переход с одной орбитали на другую. [36]
Квантовая механика позволяет глубже, чем классическая физика, понять закономерности строения материи. Рассматривая изложенные выше классические положения о строении кристаллических решеток, мы не учитывали взаимодействие электрических полей структурных элементов таких решеток. Однако именно это взаимодействие является причиной образования внутри кристаллической решетки электрического поля, периодический характер которого может быть нарушен лишь дефектами самой решетки. Взаимодействие электрических полей структурных элементов кристаллической решетки приводит еще к одному явлению, носящему квантовый характер: вместо характерных для каждого атома электронных уровней образуются зоны уровней, создающие энергетический спектр. В соответствии с принципом Паули на каждом из этих уровней, так же как и на уровнях, характерных для изолированного атома, может находиться по два электрона, отличающихся друг от друга противоположными значениями спинов. Энергетический спектр атомов состоит при этом из разрешенных и запрещенных энергетических зон. Помимо спектра основных уровней ( зон), электроны атомов, находящихся в кристалле, могут иметь так называемый спектр уровней ( зон) возбуждения. [37]
При Z порядка 10 радиус боровских орбит имеет порядок 10 - 15 м, а ионизационные потенциалы - порядок нескольких мегаэлек-трон-вольт. Размеры тяжелых ядер хорошо изучены, и применение этих оценок к конкретным мюонным атомам показывает, что орбита мюона в этих атомах попадает внутрь ядра. Необходимо учесть, что заряд распределен по объему ядра. Это приводит к некоторым объемным эффектам. Они существуют, например, и в водородоподобных ионах, но малы и не имеют существенного значения. В мюонных атомах с тяжелыми ядрами эти эффекты весьма значительны. Более точная теория с учетом объемных эффектов показывает, что все вышеизложенное о тяжелых мюонных атомах качественно сохраняет свое значение. Это означает, что энергетический спектр мюонных атомов очень чувствителен к внутренней структуре ядра и может быть использован для изучения этой структуры. [38]
Страницы: 1 2 3