Возбужденные состояния сложных атомов

Известны различные виды излучения вещества — отражение и рассеяние света, тепловое излучение, излучение заряженных частиц при их ускоренном или заторможенном движении и т. д. Однако существует излучение, отличное от этих видов как по характеру возбуждения и протекания, так и по характеристикам самого излучения (спектральному составу, поляризации и т. д.). К таким видам излучения относится свечение окисляющегося в воздухе фосфора, свечение газа при прохождении через него электрического тока, свечение тел после облучения их светом, свечение специальных экранов при ударе о них электронов (экраны телевизоров, осциллографов и др.) и т. д. Все эти виды излучения, как увидим дальше, обусловлены переходом частиц (атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов) из возбужденного состояния в основное и называются люминесценцией. Понятие люминесценция было введено впервые Видеманом в 1888 г. Существенный вклад в развитие учения о люминесценции был сделан советской школой физиков, во главе которой стоял акад. С. И. Вавилов. [c.356]

Таким образом, люминесценцией является свечение атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов, возникающее в результате электронного перехода в этих частицах при их возвращении из возбужденного состояния в нормальное. [c.168]

Тензорная часть статической поляризуемости возбужденных состояний атома водорода имеет несколько более сложный вид [4.16 [c.81]

Данные о характере процесса многофотонной ионизации атомов, приведенные в предыдущих главах, показывают, что реакции (8.2) могут носить и более сложный характер, чем прямые пороговые многофотонные процессы. Может иметь место надпороговое поглощение фотонов. Ионы могут образовываться, помимо основного, также и в возбужденных состояниях. Могут иметь место или возникать под действием поля промежуточные резонансы. Все это, не нарушая качественно каскадного характера процесса образования многозарядных ионов, может существенно изменять количественные характеристики этого процесса. [c.201]

Рассмотрим газ, состоящий из атомов водорода. Результаты рассмотрения водородных атомов имеют большую общность, так как высоковозбужденные состояния любых сложных атомных систем весьма сходны с возбужденными состояниями атома водорода. Если электрон в сложном атоме (ионе, молекуле) движется по очень большой орбите, то поле, в котором он находится, весьма близко к кулоновскому полю точечного заряда (атомного остатка) и потому структура высоковозбужденных состояний любых атомов и ионов близка к водородной. Чтобы можно было распространить результаты рассмотрения и на многозарядные ионы, будем во все формулы вводить заряд ядра , т. е. рассматривать не водород [c.171]

В реальных условиях процесс рекомбинации протекает в еще более сложных условиях [59]. Прежде всего, оказалось, что наблюдаемые экспериментально значения коэффициентов рекомбинации нельзя объяснить в предположении, что электроны воссоединяются с ионизированными атомами, ибо этот процесс протекает крайне медленно. Гораздо энергичнее электроны воссоединяются с ионизированными молекулами, в частности, особенно охотно с ионизированной молекулой N0+ Однако, как упоминалось, молекул окиси азота в атмосфере очень немного. Здесь на помощь приходит ионно-молекулярная реакция 0+- -К2->К0++М, превращающая ионы атомарного кислорода в ионы N0+. А сама рекомбинация протекает по так называемой схеме диссоциативной рекомбинации [51] К0+- -в >-(К0) ->К4-0, где звездочкой обозначено возбужденное состояние молекулы или атома. [c.204]

Процессы, происходящие в твердых телах, связанные с колебаниями атомов кристаллической решетки, выглядят особенно просто, если обратиться к одному из самых фундаментальных обобщений квантовой механики. В основе этого обобщения лежит идея французского физика Луи де Бройля о том, что каждой волне с частотой со и волновым вектором к можно сопоставить частицу с энергией E—Htd и импульсом p = ftk. Так, световые (электромагнитные) волны можно рассматривать как квантовые осцилляторы излучения или считать, что они состоят и частиц — квантов, называемых фотонами. Каждый фотон имеет энергию Й.0). Аналогично, если обратиться к формуле (5.70) для энергии квантового осциллятора, то звуковую волну с волновым вектором к и поляризацией s можно рассматривать как совокупность ге(к, s) квантов с энергией Йсо(к, s) каждый и плюс энергия основного состояния /2Й<в(к, s). Эти кванты (или частицы звука) звуковой волны называют фононами. Величина ft. o(k, ь), очевидно, представляет собой наименьшую порцию энергии возбуждения над основным уровнем АЛ (к, s). Так как фонон несет наименьшую энергию, его рассматривают как элементарное возбуждение. Сложное возбуждение есть просто возбуждение, содержащее много фононов. Коллективные движения атомов в кристалле представляют собой звуковые волны, а соответствующие им возбуждения — кванты звука, или фононы. [c.161]

В условиях газового разряда молекулы водорода при столкновении с электронами и ионами переходят с различных колебательных уровней основного электронного состояния в различные возбужденные электронные состояния, в частности в состояния и (система обозначений электронных состояний довольно сложна и в данном учебном пособии не рассматривается). При переходе в нестабильное состояние молекула диссоциирует на два атома водорода в основном Is- o-стоянии (см. 4). При переходе в устойчивое состояние образуется возбужденная молекула, которая стремится спонтанно перейти в более низкое состояние Ai 2 или Переход в состояние дает дискретный спектр, расположенный в области около 100 нм, а переход в состояние сопровождается непрерывным спектром испускания ( 65—320 нм), так как это состояние не имеет квантованных уровней. Этот спектр широко используется в практической спектроскопии в качестве источника непрерывного спектра испускания для получения ня его фоне спектров поглощения в УФ-области спектра "(см. раздел II, 11). [c.80]

Сложные частицы, такие, например, как атомы, ядра атомов, поскольку они образуются из вполне определенных элементарных частиц, также обладают атомистическими свойствами. Для каждого типа сложных частиц, например для атомных ядер с данным числом протонов и данным числом нейтронов, существует своя последовательность вполне определенных возможных внутренних состояний, каждое из которых скачкообразно отделено от другого изменениями энергии и момента количества движения на определенную величину. Состояние с наименьшей возможной энергией называется основным или нормальным состоянием. Остальные состояния с большими энергиями называются возбужденными. [c.14]

В условиях, когда развитие лавины тормозится за счет потерь энергии электронов на возбуждение атомов, простая формула для набора энергии электрона типа (5.116), даже с учетом отрицательного члена потерь энергии, не в состоянии описать сложный процесс и приходится рассматривать кинетическое уравнение для функции распределения электронов по энергии. Это было сделано в работе авторов [62], где при некоторых допущениях вычислялись пороговые для пробоя поля и было получено удовлетворительное согласие с результатами опытов [65] с аргоном и гелием. Вопросам пробоя газа в фокусе лазерного луча посвящены также теоретические работы [73—76] и обзор [86]. [c.293]

Попытаемся теперь более точно описать эффект Соколова как результат взаимодействия возбужденного атома водорода с электронами проводимости металла, предполагая, что электроны находятся в состоянии квантового хаоса. Поскольку рассматриваемый эффект представляет собой результат довольно сложного механизма взаимодействия очень многих частиц, при описании кинетики электронов проводимости будет принята простейшая газовая модель. [c.251]

Здесь as и ар — амплитуды состояний 2S и 2Р возбужденного атома водорода, Фо — невозмущенная функция всех N электронов металла (принимавших участие во взаимодействии), а функция ф соответствует суперпозиции, в которой одна из индивидуальных функций соответствует несимметричному волновому пакету вида (рис. 49в). Форма представления сложной волновой функции Т многих частиц в виде суммы (409) называется полярной формой Шмидта (или представлением Шмидта). Два слагаемых в (409) ортогональны друг другу [c.376]

Особенно важен случай, когда наи-низшее значение энергии, соответствующее осн. состоянию системы, лежит в области дискр. спектра и, следовательно, осн. состояние отделено от первого возбуждённого состояния энергетич. интервалом, наз. энергетической щелью. Такая ситуация характерна для атомов, молекул, ядер и др. квант, систем. Благодаря энергетич. щели внутр. структура системы не проявляется до тех пор, пока обмен энергией при её вз-ствиях с др. системами не превысит определ. значения — ширины щели. Поэтому при огранич. обмене энергией сложная система (напр., ядро или атом) ведёт себя как бесструктурная ч-ца (матер, точка). Это имеет первостепенное значение для понимания, в частности, особенностей теплового движения ч-ц. Так, при энергиях теплового движения, меньших энергии возбуждения атома, ат. эл-ны не могут участвовать в обмене энергией и не дают вклада в теплоёмкость. [c.258]

Возбужденные состомним сложных атомов. Для ридберговс-ких состояний сложных атомов ситуация схожа с атомом водорода для состояний с орбитальным квантовым числом I > 2. Квантовый дефект для этих состояний пренебрежимо мал. Однако для состояний с I = О, 1, [c.105]

Возбужденное состояние кристалла, заключаюш,ееся в колебаниях кристаллической решетки, мол<ет быть описано (если только возбуждение не очень сильное) с помощью представления о газе, состоящем из квантов упругой энергии, получивших название фононов. Фонон является одним из типов квазичастиц, под которыми подразумевают возбул<денные состояния совокупности реальных частиц при коллективном движении последних. К квазичастицам относятся также фотоны и другие элементарные возбуждения. Фононы соответствуют колебательным движениям составляющих кристалл атомов, т. е. ассоциируются с различными типами элементарных колебаний кристаллической решетки. Любое сложное колебание решетки можно согласно разложению Фурье представить в виде совокупности гармоничных волн (каждая длиной Kj). Эти упругие волны несут вполне определенную энергию и обладают некоторым значением импульса рф = Е1с. Поэтому их можно трактовать как частицы, т. е. фононы (кванты звука). [c.461]

После этих предварительных рассуждений перейдем теперь к более детальному рассмотрению простейшего случая, а именно молекулы, состояш,ей из двух одинаковых атомов. Следуя приближению Борна — Оппенгеймера, рассмотрим вначале два атома, находяш,ихся на расстоянии R друг от друга. Решая уравнение Шрёдингера для этого случая, можно затем найти зависимость энергетических уровней от расстояния между атомами в молекуле. Даже и не решая уравнение (которое обычно является очень сложным), нетрудно понять, что зависимость энергии от R должна иметь вид кривой, изображенной на рис. 2.23, где в качестве примера показаны основной уровень 1 и первое возбужденное состояние 2. Очевидно, что если расстояние между атомами очень большое (/ ->-оо), то энергетические уровни будут такими же, как и у изолированного атома. Если расстояние R между атомами конечно, то вследствие их взаимодействия энергетические уровни будут смеш,аться. Поскольку производная от энергии по R представляет собой силу, с которой атомы действуют друг на друга, можно показать, что вначале на больших расстояниях эта сила является силой притяжения, а затем на малых расстояниях она становится оттал-киваюш,ей. Сила равна нулю, когда расположение атомов соответствует минимуму (например, Ro) каждой кривой. Следовательно, это и есть то расстояние между атомами, которое они стремятся занять (при отсутствии колебаний). Заметим, что кривая зависимости энергии от R для возбужденного состояния сдвинута вправо относительно кривой, соответствуюш,ей основному состоянию. Это указывает на то, что среднее межатомное расстояние в возбужденной молекуле больше, чем в молекуле, находящейся в основном состоянии. [c.90]

ЮТ ультрафиолетовый и рентгеновский участки диапазона спектра частот. Однако первый освоен крайне слабо. Создана часть приборов на аргоне, криптоне и азоте.. Онн излучают в диапазоне волн 0,29...0,33 мкм и имеют очень незначительную мощность. Лишь работы последнего времени показали, что могут быть созданы и лазеры высокой мощности [14]. Для этого пригодны так называемые эксимерные лазеры на аргоне, криптоне и ксеноне. Эти инертные газы устойчивы только в виде одноатомных молекул. Однако некоторые возбужденные состояния Агг, Кгг, Хег могут образовывать связанные состояния, они-то и получили название эксимеров (молекула, устойчивая в возбужденном состоянии,.не связанная в основном состоянии). Эксимеры инертных газов при высоком давлении испускают молекулярное излучение в области вакуумного ультрафиолета и обладают высоким коэффициентом преобразования кинетической энергии в световое излучение. Возбуждение происходит при взаимодействии с быстрыми электродами. На рис. 16 показана последовательность реакций, происходящих в экси-мерном лазере на Хег. Верхнее возбужденное состояние лазерного перехода возникает в результате сложной последовательности соударений, в которой участвуют ионы Хе, Хеа, атомы Хе, молекулярные эксимеры Хег и свободные электроны [c.42]

Выравнивание средней кинетической энергии электронов и атомов идет довольно сложным путем. При упругом столкновении электронов с атомами обмен кинетической энергией происходит в весьма слабой степени вследствие огромного различия в массах электронов и атомов. При неупругом столкновении кинетическая энергия передается атомам крупными порциями (возбуждение, ионизация), но воспринимается ими не как кинетическая энергия, а как внутренняя энергия атома, перешедшего в иное состояние. Однако возбужденный атом может не только испустить приобретенную им энергию в виде излучения возможны и столкновения возбужденного атома с невозбужденным, при которых энергия возбуждения распределяется между обоими атомами в виде кинетической энергии. Такие столкновения, получившие название столкновений вто рого рода, наблюдаются на опыте. Они-то и играют важную роль в явлениях электрического разряда при переходе кинетической энергии электронов в кинетическую энергию атомов. [c.743]

Дискретный характер уровней энергии, отвечающих связанным состояниям, позволяет попять, почему в определ. условиях заведомо сложные, составные системы (напр., атомы) ведут себя как аломентарыые частицы. Причина этого в том, что осн. состояние связанной сис темы отделено от первого возбуждённого состояния энергетич. интервалом, наз. энергетической щ е л ь ю. Такая ситуация характерна для атомов, молекул, ядер и др. квантовых систем. Благодаря энерге-тич. щели внутр. структура системы не проявляется до тех пор, пока обмен энергией при её взаимодействиях с др. системами не превысит значения, равного ширине щели. Поэтому ори достаточно малом обмене энергией сложная система (напр., ядро или атом) ведёт себя как бесструктурная частица (матер, точка). Так, при энергиях теплового движения, ыеныыих энергии возбуждения атома, атомные электроны не могут участвовать в обмене энергией и пе дают вклада в теплоёмкость. Справедливо и обратное заключение наличие в системе возбуждённых состояний (как это, напр., имеет место для адронов) является свидетельством в пользу её составной структуры. [c.287]

S. Изменение со временем формы линии поглощения. В спектроскопии атомньгх и молекулярных ансамблей форма оптической линии флуоресценции и поглощения не зависит от времени. Форма линии обычно лоренцевская, а полушрфина этой линии равна обратному времени жизни атома в возбужденном электронном состоянии. Рассматривая в пункте 2.2 спонтанную флуоресценцию, мы убедились, что форма линии изменяется со временем. На ранних стадиях она имеет сложную форму и является довольно широкой (см. рис. 1.3), и лишь при времени, удовлетворяющем неравенству 7i 1, линия сужается, превращаясь в лоренциан с полушириной 7 = 1/Ti, т. е. приобретает привычный вид. Большая полуширина линии флуоресценции на ранних стадиях временной эволюции качественно согласуется с принципом неопределенности Гайзенберга, согласно которому, чем меньше неопределеьшость во времени, тем больше неопределенность в энергии, т. е. в частоте. [c.35]

У марганца с электронной конфигурацией свободного атома 3d4s в металлическом состоянии формируется 3 -остовная оболочка, а один внешний электрон 4s переходит в коллективизированное состояние. Перекрытие электронов й -оболочек соседних атомов приводит к ОЦК сложной структуре а-Мп, представляющего антиферромагнетик. При 727° С эта структура переходит в сложную кубическую структуру -Мп, а при 1094° G в ГЦК 7-модифИкацию, идентичную V Fe и также парамагнитную. В этой фазе все шесть-d-электронов попарно сопряжены внутри атома, d-орбитали имеют малую протяженность и не перекрываются с орбиталями соседних атомов, что обусловливает парамагнетизм и плотную кубическую структуру 7-Мп. При 1134° С вследствие возрастания амплитуды тепловых колебаний, сближения и возбуждения внешних с -оболочек. остовов происходит их спиновое расщепление и образование шести вза имно ортогональных валентных связей га-орбиталями, приводящее к ОЦК структуре парамагнитной модификации б-Мп, иден-тичной б-железу. [c.31]

Вся совокупность этих данных дает возможность развить классическую нестационарную теорию возмущений высших порядков (см. раздел 2.2) для описания переходов двух электронов по спектру двухэлектронных состояний, приводящих к образованию двухзарядного иона. Наиболее сложной задачей при осуществлении этой программы является конструирование двухэлектронных волновых функций, оптимально описываю щих двухэлектронные состояния, локализованные в различных интер валах спектра атома и однозарядного иона. При решении этой задачи, как правило, используются две противоположные модели. Для описания двухэлектронных состояний, имеющих относительно небольшую энергию возбуждения, обычно используется приближение Хартри-Фока [8.3] и модель независимых электронов с учетом слабого межэлектронного взаимодействия по теории возмущений [8.19] или при предположении об отсутствии взаимодействия. Для высоковозбужденных (ридберговских) [c.220]

Такая модель пригодна для теоретического описания большинства свойств лазерного излучения. Но если мы хотим создать реальный лазер, схема уровней энергии становится более сложной. Можно различить три основных типа таких схем. Первая представлена на рис. 2.8. Электрон атома из основного состояния 1 возбуждается в состояние 3. Такое возбуждение может быть вызвано фотоном света накачки с частотой, соответствующей частоте перехода с уровня 1 на уровень 3 (метод оптической накачки, предложенный Кастлером). Затем электрон безызлучательно или с излучением может перейти с уровня 3 на уровень 2, который связан с уровнем [c.44]

Объясняя метастабильпость (т > 10 се ), следует предполагать, что метастабильные ионы находятся или на высоких колебательных уровнях основного состояния (Тг > 10 сев), или в возбужденном электронном состоянии, которое не может легко комбинировать с любым низким стабильным состоянием. При объяснении большого времени жизни Т/ предполагают, что имеется или случай II предиссоциации (если число атомов довольно велико и движение по фигурам Лиссажу достаточно сложное), или случай I предиссоциации, который строго запрещен. [c.484]

Усреднение производится с весом ф , где ф — волновая ф> нкция всех электронов. Если дальнейшая эволюция системы происходит таким образом, что вероятности переходов точно следуют закону /7 ф , то электрическое поле на атоме будет тождественно равно нулю и в последующие времена. Но в реальной системе электронов все оказывается сложнее. Как показано выше, коллапсы индивидуальных электронов и дырок происходят таким образом, что среднее значение продольной координаты любого волнового пакета, отсчитываемое от средней координаты перед коллапсом, отлично от нуля и составляет величину (269). Так как электронная волновая функция может образовывать с атомом запутанное состояние, то ее коллапс с (x ) ф О должен менять амплитуду атома Д2Р- Что касается тех скоррелированных электронов, которые создавали экранировку заряда во время взаимодействия, то можно предположить, что будучи организованными по закону/7 Ф время взаимодействия электрона с атомом, они не смогут в дальнейшем создавать более тонкие корреляционные связи с возбужденным атомом. Поэтому они вычтут вклад, пропорциональный ф от пробной частицы и оставят только чистый эффект от асимметрии коллапса (269). Это значит, что в выражении [c.257]

МОЖНО принять уровни отдельных атомов Для возбуждения атомов на энергетические уровни, лежащие выше основного состояния, Б систему должна быть введена энергия, скажем, п>тем пропускания электрического тока через газ Какие уровни реально возбуждаются в атом процессе — сложным образом завпспт от параметров разряда (давления и температуры газа размеров газоразрядной камеры, электрического тока и величины поля и т д ), а также от параметров, описывающих атомные состояния (от сечений возбуждения электронами, ионами и.1и нейтральными атомами, скоростей релаксации рассматриваемых состояний и т. д ) Вообще говоря, чтобы описать населенность различных возбужденных уровней в системе, нам следует найти распределение кинетической энергии электронов, атомов п ионов в разряде и зависпмость его от параметров разряда, а затем и пoJIьзoвaть эт> информацию вместе с атомными параметрами (сечениями возбуждения, зависящими от кинетической энергии частиц, скоростями релаксации при радиационных распадах и т. д ) для определения населенностей агомов на различных энергетических уровнях. Разумеется для некоторых энергетических уровней могут оказаться валяными и другие эффекты (например, резонансные)1 существенно изменяя населенность этих уровней по сравнению с той, которая ожидается в таком простейшем приближении. [c.12]

Смотреть страницы где упоминается термин Возбужденные состояния сложных атомов : [c.86] [c.252] [c.290] [c.89] [c.93] [c.347] [c.201] [c.584] [c.107] [c.175] [c.227] [c.385] [c.193] [c.574] [c.78] [c.83] [c.150] [c.42] [c.137] [c.423] [c.235] [c.101] [c.115] [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...