ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Излучение спектральных линий с точки зрения квантовой механики из "Оптические спектры атомов" Задача об излучении света атомной системой может быть в общем виде решена с помощью квантовой электродинамики. Отсылая читателей для ознакомления с этими вопросами к специальной монографической литературе [б .б2] рассмотрим в настоящем параграфе излучение атома с точки зрения принципа соответствия. [c.418] Диагональные члены матрицы (5) не зависят от времени и дают средние электрические моменты атома в различных состояниях. [c.419] Недиагональные члены представляют собой гармонически колеблющиеся диполи с частотами и амплитудами, пропорциональными величинам л . Каждый диполь определяется волновыми функциями и энергиями двух состояний атома, т. е. соответствует в модели Бора переходу между состояниями k и I. [c.420] Из формулы (6) видно, что совокупность атомов излучает набор спектральных линий с частотами, соответствующими частотам, определяемым по теории Бора интенсивность этих линий пропорциональна т. е. определяется амплитудами матричных элементов дипольного электрического момента атома (5). [c.420] Отсюда же вытекает и правило поляризации, выполняемое при эффекте Зеемана. При Д/я = 0 отлична от нуля лишь составляющая электрического момента вдоль оси Ог, в результате чего излучается свет с линейными колебаниями электрического вектора в направлении, параллельном оси Ог. При Ат— отличны от нуля величины х- -1у и х — 1у, что соответствует колебаниям по кругу в плоскости ху соответственно по часовой стрелке или против нее. [c.421] При больших п вероятности переходов и силы осцилляторов убывают как 1/п (см. 73). [c.424] Численные значения и для ряда переходов в атоме водорода приведены в табл. 97. [c.424] Как видно, вероятности переходов меняются в широких пределах (ср. 71). [c.424] Вероятности переходов больше в тех случаях, когда и и / изменяются в одинаковом направлении, и меньше, когда изменение nal происходит в противоположных направлениях. Например, вероятности переходов 4p- 3s и 4p- 3d соответственно равны 0,030- 10 и 0,003- 10 eк , т. е. в первом случае в 10 раз больше, чем во втором. [c.424] При больших азимутальных квантовых числах вероятность перехода с изменением главного квантового числа на единицу относительно велика. Например, переходу 4f- 3d соответствует Л4f зd = 0,137, что объясняет относительно большую интенсивность головной линии инфракрасной серии Пашена у водорода. [c.425] Вероятности переходов получаются из сил осцилляторов умножением на v2, поэтому между далеко отстоящими уровнями они имеют относительно ббльшие значения. Например, вероятности переходов 4p- ls, 4p- 2s и 4p- 3s относятся друг к другу как 23 3 1, в то время как силы осцилляторов, соответствующие этим же переходам, относятся как 1 3,5 16. [c.425] При учете тонкой структуры линий водорода необходимо принимать во внимание расщепление уровней, вызванное спин-орбитальными взаимодействиями. Это ведет к зависимости вероятностей переходов не только от квантовых чисел и и /, но и от квантового числа у. Такие расчеты могут быть выполнены на основании теории Дирака и приводят к значениям относительной интенсивности компонент тонкой структуры, которые были даны в 27. [c.425] Экспериментальная проверка теоретических расчетов вероятностей переходов для водорода затруднительна из-за невозможности полностью разрешить тонкую структуру его линий ( 27). Тем не менее можно считать, что относительные интенсивности компонент тонкой структуры линий водорода хорошо согласуются с расчетными. [c.425] Отношение интенсивностей линий вдоль бальмеровской серии / (Hj,) / (Нр) / (Н ). .. в испускании зависит от степени заселенности уровней и, следовательно, будет принимать разные значения в зависимости от способа возбуждения атомов [ ]. В случае линий других атомов с нормальной [L, 5]-связью задачу можно рассматривать с точки зрения векторной модели, в результате чего получаются формулы интенсивностей, приведенные в 74. [c.426] Возмущение состояний может вести к значительным нарушениям правил интенсивностей. Так, по Ферми [ ], отношение интенсивностей 1 2 для составляющих дублетов главной серии щелочных металлов получается только в том случае, если пользоваться невозмущенным уравнением Шредингера. Если же учитывать возмущения, то это отношение может сильно измениться. Для второго дублета главной серии Сз I Ферми получал отношение 4,3, что близко к экспериментально найденному отношению 4,07. [c.426] Если единственно возможным переходом с какого-либо уровня на нижележащие уровни является квадрупольный переход, то продолжительность жизни такого уровня будет в пределах 10 —10 раз больше продолжительности жизни уровня, с которого осуществлены дипольные переходы. Следовательно, время жизни такого уровня может достигать 10 —10 сек — уровень метастабилен. Квадрупольные переходы с метастабильных уровней ведут к испусканию запрещенных линий, наблюдаемых при свечении небесных туманностей и верхних слоев атмосферы ( 50). [c.427] Вернуться к основной статье