Энергетические уровни - атом
Cтраница 1
Энергетические уровни атома, определяемые дозволенными орбитами движения электронов, охватывают диапазон от энергии электрона при движении его по самой малой орбите до нуля. Энергетический уровень электрона, удаленного на бесконечно большое расстояние, условно принимается за нулевой, энергию же электрона на каждой более удаленной от ядра орбите, характеризуют меньшим отрицательным числом. [1]
Энергетические уровни атомов в твердом теле имеют целый ряд характерных особенностей и существенным образом отличаются от уровней энергии изолированных атомов. Каждый отдельный атом в кристалле находится в периодическом кристаллическом поле, создаваемом всеми остальными атомами, с которыми он взаимодействует. Это приводит к расщеплению и расширению отдельных дискретных уровней электронов и превращению их в энергетические зоны или полосы. Наибольшее уширение испытывают уровни энергии, соответствующие внешним электронам в атоме. Глубоко расположенные электроны экранируются внешними электронными оболочками, поэтому воздействие на них кристаллического поля проявляется значительно слабее и связанные с ними энергетические уровни расширяются незначительно. [2]
Энергетические уровни атома, определяющие положение его спектральных линий, несколько различны у изотопных атомов одного и того же элемента. [3]
Энергетические уровни атома ( или молекулы) при выражении их в волновых числах ( м - или см -) называются спектральными термами. Каждая линия спектра отвечает определенному сочетанию термов и волновое число, соответствующее этой линии, равно их разности и выражает энергию процесса. При этом единица 1 м - / атом отвечает 0 11963 Дж / моль, а единица 1 см - / атом отвечает 11 963 Дж / моль. Так как в литературе сейчас встречаются величины, выраженные в тех или других единицах, то надо внимательно относиться к используемым значениям. [4]
 |
Схема размещения энергетических уровней атомов в кристалле.| Изображения энергетических зон. а и б - металла. в - диэлектрика. [5] |
Энергетические уровни атомов смещаются, расщепляются и расширяются. Каждый уровень изолированного атома расщепляется в кристалле на N густо расположенных уровней, образующих полосу или зону. Причем разные уровни имеют разные величины расщепления. На рис. 1.3 показана схема расщепления энергетических уровней в зависимости от расстояния г между атомами. Из схемы видно, что расщепление уровней, заполненных внешними электронами, значительно сильнее, чем уровней, заполненных внутренними. Расщепляются главным образом уровни внешних валентных электронов. В зависимости от свойств атомов равновесное расстояние между атомами может быть либо типа TI ( рис. 1.3), когда между разрешенными зонами, возникшими из соседних уровней атома, имеется запрещенная зона, либо типа Г2, когда происходит перекрытие соседних зон. Ширина зон не зависит от размеров кристалла. Чем больше атомов содержит кристалл, тем теснее располагаются уровни в зоне. [6]
Показать возможные энергетические уровни атома с электроном в состоянии с главным квантовым числом п 6, если атом помещен во внешнее магнитное поле. [7]
Существование энергетических уровней атома убедительно доказали выполненные в 1913 году опыты немецких физиков Джеймса Франка ( 1882 - 1964) и Густава Герца ( 1887 - 1975) ( не надо путать с Генрихом Герцем, доказавшим экспериментально существование электромагнитных волн. [8]
Обозначение энергетических уровней атома ( термов) следующее. Оно характеризует оболочку, занимаемую электронами. Если электроны принадлежат к разным оболочкам, то это число опускают. [9]
Расщепление энергетических уровней атомов, вызванное действием электрического поля, было открыто Штар-ком и называется эффектом Штарка. Расщепление уровней под действием магнитного поля было открыто Зееманом и носит название эффекта Зеемана. Следует указать, что электрическое поле не снимает вырождения по спину, в то время как магнитное поле снимает и это вырождение. [10]
Итак, энергетические уровни атома гелия ( и гелиеподобных ионов) разбиваются на две. [11]
Для классификации энергетических уровней атома используют теоретико-групповые методы, например теорию групп симметрии и. [12]
 |
Изменение потенциальной энергии UП и Un, в зависимости от расстояния г до. [13] |
Рассмотрение возмущения энергетических уровней атомов позволяет в некоторых случаях дать весьма простое качественное объяснение наблюдаемым особенностям расширения линий. Так, мы указывали, что при больших давлениях линии, как правило, несимметрично расширяются в красную сторону спектра. Пусть кривые Uп и U п - ( рис. 274) изображают ц потенциальную энергию атома в двух его состояниях я и п в зависимости от расстояния г до возмущающей частицы. Правые части кривых, параллельные оси абсцисс, соответствуют пренебрежимо малому возмущению. [14]
Для описания боровских энергетических уровней атомов и спектральных линий, возникающих при переходах между этими уровнями, используют диаграммы энергетических уровней Гротриана. В соответствии с условием частот Бора спектральные линии представляются как результат переходов между этими уровнями. Справа нанесены значения энергий в единицах волновых чисел, слева - в электроновольтах. Для серий Лаймана и Бальмера указаны также длины волн. [15]
Страницы: 1 2 3 4