Оптические уровни
Cтраница 2
Наиболее существенной особенностью возбуждения люминесценции рентгеновыми и у-лучами и наиболее важным отличием от соответствующих процессов при катодолюми-несценции является то, что возбуждение в данном случае происходит в несколько этапов: у - или рентгеновый квант не создает непосредственно переходов электронов люминофора на высшие оптические уровни вследствие слишком большой своей энергии. Они создают или весьма быстрые фотоэлектроны ( полное поглощение фотона одним электроном), или ( также весьма быстрые) электроны отдачи ( комптон-эффект), распределенные в некотором интервале энергий. При этом рассеянные фотоны могут повторять тот же процесс до тех пор, пока энергия электронов не станет достаточно малой для перевода валентных электронов на уровни зоны проводимости. На этой стадии процесс подобен возбуждению люминофора при катодолюминесцен-ции; процесс высвечивания не отличается от всех других случаев. [16]
Логические операции в такой многоуровневой квантовой системе реализуются путем применения коротких импульсов, длительность которых определяется амплитудой этих импульсов и контролируется экспериментатором. В работе [245] многоуровневый подход, развитый в работе [244], переносится на систему дискретных оптических уровней некрамерсова редкоземельного иона в кристалле. В качестве такового выбран ион трехвалентного празеодима в кристалле ЬаРз. Дело в том, что при низких температурах этот ион обладает простой и хорошо изученной структурой уровней. В этих условиях равновесное состояние системы совпадает с ее начальным состоянием и имеется принципиальная возможность реализовать квантовый вентиль на отдельном ионе, а квантовые вычисления вести в режиме счета одиночных фотонов. [18]
Помимо диаграммных линий в характеристическом спектре рентгеновского излучения существуют слабые по интенсивности линии, называемые недиаграммными линиями, или сателлитами диаграммных линий. Коротковолновые сателлиты могут возникать при дополнительной ионизации излучающего атома, а также при переходах на внутренний уровень с оптических уровней атомов, которые были предварительно возбуждены. Сателлиты, проявляющиеся с длинноволновой стороны от диаграммной линии, могут возникать при перекрестных переходах электронов атомов, образующих химическое соединение. [19]
Итак, мы видим, что внутренняя энергия слагается из различных видов. В ее состав входят: 1) энергия поступательного и вращательного движения молекул и колебательного движения атомов; 2) энергия молекулярного притяжения и отталкивания; 3) внутримолекулярная химическая энергия; 4) внутриатомная энергия оптических уровней; 5) внутриядерная - радиоактивная энергия. [20]
Простейшее из объяснений заключается в следующем. Как уже было показано, наблюдающаяся на опыте сложная структура основного края поглощения должна рассматриваться как результат суперпозиции истинного края поглощения, возникающего вследствие переходов К-электронов атомов в область непрерывных энергий, и селективных линий, появление которых обусловлено переходом К-электронов на оптические уровни энергии атомов. При этом наиболее интенсивными должны быть селективные линии, появление которых связано с так называемыми дипольнымп переходами электронов, при которых азимутальное квантовое число, описывающее их состояние в начале и в конце перехода, изменяется на единицу. Это значит, что в случае поглощения рентгеновских лучей в К-оболоч-ках атомов ( s - симметрии) наиболее интенсивные селективные линии поглощения будут возникать в результате перехода К-электрона на свободные ир-уровнп атома. [21]
В этом случае приходится предположить, что термические уровни близки к оптическим. Если оптические уровни расположить так, как это показано на рис. XV. В областях III и VIII с ростом рВа концентрация V J уменьшается, a VBa - увеличивается в противоположность тому, что следовало бы ожидать априори. Однако концентрация других вакансий ( Vsa, V6) всегда больше и, следовательно, отклонение от стехиометрии изменяется соответствующим образом. Полученное решение объясняет данные Рудольфа по электропроводности образцов окиси бария с избытком кислорода, если проводимость носит ионный, а не электронный характер. Так как для предотвращения поляризации, по сообщению Рудольфа, измерения должны проводиться на переменном токе, то отсюда можно сделать вывод о наличии ионной компоненты проводимости. [22]
Контроль особо сложных и ответственных деталей и узлов с несколькими пересекающимися плоскостями и осями с применением специальных приспособлений, теодолитов, гидростатических и оптических уровней и др. Проверка и наладка сложных и особо ответственных контрольно-измерительных приборов и автоматов, работающих с применением оптико-механических и гидравлических систем. [23]
Каждая из полос должна еще обладать, как это впервые отметил Кос-сель, тонкой структурой. В самом деле, рассмотрим поглощение рентгеновых лучей свободным атомом. Электрон, вырываемый из какой-либо, внутренней оболочки, не должен обязательно выбрасываться за пределы атома, но может быть переведен с внутренней оболочки на один из внешних оптических уровней. Энергии этих внешних уровней образуют ряд сбегающихся термов, и, таким образом, длинноволновый край рентгеновой полосы поглощения должен представлять собой серию тесно расположенных сбегающихся линий поглощения, за пределом которых только начинается действительное сплошное поглощение. Эта группа линий образует тонкую структуру полосы. [24]
Обратная величина со 1 есть время безызлучательного перехода иона между указанными уровнями, следовательно, размерность [ ( o j ] с-1. Из выражения (1.1) видно, что для уровней энергии с большим расстоянием по сравнению с kT ( при Г300 К имеем & Г207 см 1) вероятность безызлуча-тельных переходов снизу вверх существенно меньше вероятности сверху вниз, чем и объясняется малая равновесная населенность ьысоколежащих уровней. Если же уровни близки, то вероятности переходов туда и обратно также близки и населенности таких уровней сравнимы. Для далеко расположенных оптических уровней ( Wij kT) наряду с вероятностью релаксационных переходов необходимо учитывать вероятность спонтанного излучения. [25]
Любая система состоит из материальных частиц ( атомов, молекул, ионов), находящихся в непрерывном движении. Движение и материя взаимосвязаны. В соответствии с формой движения частиц в системе различают поступательную и вращательную энергию молекул, колебательную энергию атомов и групп атомов в молекуле, энергию движения электронов ( энергия оптических уровней), внутриядерную и другие виды энергии. Совокупность всех видов энергии частиц в системе называется внутренней энергией системы. Внутренняя энергия является частью полной энергии системы. В величину полной энергии входят внутренняя, кинетическая и потенциальная энергии системы в целом. Внутренняя энергия системы зависит от природы вещества, его массы и от параметров состояния системы. С увеличением массы системы пропорционально ей возрастает и внутренняя энергия, так как она является экстенсивным свойством системы. [26]
Рентгеновские и оптические термы имеют различный смысл. В спектроскопии пользуются символами, обозначающими определенное состояние атома и соответствующую ему энергию. Нормальному состоянию отвечает самый низкий энергетический уровень. В противоположность этому в рентгеновской спектроскопии применяются символы, обозначающие состояние атома, из которого удален один из электронов. Рентгеновские термы по смыслу аналогичны пределу серии на схемах оптических уровней. [27]
Примером может служить процесс кристаллизации. Несомненно, что упорядоченное расположение атомов в кристалле обусловлено совокупным действием химических и молекулярных сил. Другим не менее показательным примером может служить ассоциация моле -, кул в жидкостях. При химическом взаимодействии атомы испытывают более или менее глубокую деформацию: утрачивают или приобретают один или несколько электронов ( ионизация), подвергаются переустройству в отношении среднего по времени распределения электронов вокруг ядра ( поляризация), испытывают возбуждение электронной оболочки. Изменение внутриатомной энергии, связанное с ионизацией и поляризацией, входит в понятие химической энергии. Поскольку внутриатомная энергия обусловлена возбуждением электронной оболочки атомов, ее можно рассматривать как энергию оптических уровней атома. [28]
При определенной для каждого элемента длине волны коэффициент поглощения резко изменяется. Коэффициент С в уравнении ( 13) резко изменяет свое значение. Постоянная и остается неизменной, либо изменяет свою величину на единицу. Длина волны, характеризующей местоположение скачка поглощения, в пределах абсорбционного края элемента, резко ограниченного со стороны коротких волн, называется границей полосы поглощения. Для каждого элемента край поглощения возникает лишь в том случае, если длина волны падающих рентгеновских лучей меньше длины волны границы полосы поглощения. Это объясняется самим существом процессов, приводящих к появлению абсорбционной полосы. Край поглощения возникает в том случае, если энергия падающих на атом рентгеновских лучей окажется достаточной для перехода его наиболее глубоколежащих электронов, заполняющих К -, L - или М - уровни, на периферийные оптические уровни или совсем за пределы атома. Это как раз и обусловливает существование в крае резкой коротковолновой границы и его большую расплывчатость со стороны длинных волн. В зависимости от того, с какого уровня атома вырываются в процессе поглощения электроны ( К, L или М), возникают К -, L - и М - края поглощения. [29]
Страницы: 1 2