Уровни энергии дискретные

При а-распаде ядро атома изотопа материнского элемента переходит в ядро атома изотопа дочернего элемента, стоящего в периодической системе на две клетки влево от материнского элемента. Если переход совершается на возбужденный уровень энергии ядра изотопа дочернего элемента, то за излучением а-частицы следует испускание одного или нескольких фотонов с энергией, в сумме равной разности уровней энергии возбужденного и невозбужденного ядер. а-Частицы, испускаемые при распаде ядер материнского изотопа, вследствие перехода на дискретные уровни энергии ядра дочернего элемента имеют дискретный (линейчатый) спектр по энергии. [c.319]

Н. Бор (1913) ввел в описание атома квантовую теорию излучения (М. Планк, 1900) и представление о дискретных (меняющихся скачками) энергетических состояниях электрона в атоме. Теория Бора для атома водорода выражена в трех постулатах, согласно которым электрон может вращаться вокруг ядра только по дозволенным, или стационарным (определенного радиуса), орбитам и при этом его энергия остается постоянной. Поглощение кванта энергии ку (у — частота колебаний, Я — постоянная Планка, равная 6,62-10 Дж-с) переводит электрон на более удаленную от ядра орбиту, и тот же квант излучается при его обратном перескоке. Главное квантовое число п, принимая целочисленные значения 1, 2, 3,. .., определяет номер орбиты или, соответственно, энергетический уровень, на котором находится электрон. Н. Бором были вычислены радиусы стационарных орбит и скорость двил<ения по ним электрона [c.74]

Из квантовой механики следует, что электрон, находящийся в изолированном атоме, не может обладать произвольной энергией существуют дискретные уровни энергии. При сближении друг с другом N атомов, образующих кристаллическую решетку твердого тела, каждый энергетический уровень расщепляется на N уровней, причем на каждом из них, согласно принципу Паули, может находиться не более двух электронов с противоположными спинами. Если число атомов очень велико, то N уровней будут настолько близки друг к другу, что их можно рассматривать как почти непрерывную энергетическую зону. Так, например, уровни валентных электронов образуют валентную зону, а более высокие незаполненные уровни — зону проводимости. Распределение уровней электронов в металлическом натрии показано на рис. 152. Здесь зона 35 является валентной, а зона Зр — зоной проводимости. [c.279]

Объяснение электропроводности металлов, полупроводников и диэлектриков дается на основе квантовой теории строения кристаллических тел — так называемой зонной теории. Рассмотрим некоторые общие положения этой теории. Переход атомных паров в кристаллическое вещество можно рассматривать как химическую реакцию, так как оптические, термодинамические, электрофизические и другие свойства твердых тел отличаются от свойств газов. Важно отметить, что атомные спектры газов имеют линейчатое строение, а спектры твердых тел имеют сплошной характер или полосатую, очень сложную структуру. Уже при взаимодействии двух одинаковых атомов дискретные атомные энергетические уровни расщепляются и превращаются в полосы. Тем большее расщепление уровней происходит, когда большое число N атомов, например лития, сближается с далеких расстояний до расстояний, на которых они находятся в кристаллической решетке. На рис. 70, а это расстояние между ядрами обозначено на оси абсцисс буквой о- По оси ординат отложена энергия. Находясь на больших расстояниях, атомы не взаимодействуют друг с другом, и диаграмма уровней будет такая же, как и для изолированного атома лития (1 25 ). При сближении атомов начнется взаимодействие между ними, прежде всего у каждого из них станет расщепляться уровень валентных электронов (2х). Уровень 2з) расщепляется в систему весьма близко расположенных N уровней, образуя целую полосу (зону) уровней. Более глубокие уровни при образовании кристалла оказываются совсем не расщепленными или только незначительно расщепленными. [c.233]

Мы можем сказать, что дискретный уровень как уровень остается острым, но благодаря связи с непрерывным спектром существует вероятность перехода без излучения в состояние равной энергии, принадлежащей к непрерывному спектру. Вследствие возможности быстро оставить дискретное состояние взаимодействие атома с полем излучения ограничивается образованием короткого цуга [c.356]

По теории Бора каждый атом может находиться лишь в дискретном ряде стационарных (устойчивых) состояний, характеризующихся определенными значениями энергии в этих состояниях атом не излучает. При поглощении определенной порции (кванта) света или при ином энергетическом воздействии атом переходит на более высокий уровень энергии, при излучении — опускается на более низкий. Возможным переходам между энергетическими уровнями соответствует группировка спектральных линий в серии, наблюдаемая в спектрах излучения и поглощения атомов и молекул. По положению спектральных линий в спектре можно судить об уровнях энергии и внутреннем строении атома, а по [c.12]

Как уже отмечалось, современная спектроскопия целиком базируется на квантовой теории, в основе которой, в свою очередь, лежат фундаментальные квантовые законы, определяющие свойства атомов и молекул. В соответствии с первым постулатом Бора, любая атомная или молекулярная система является устойчивой лишь в определенных стационарных состояниях, которым отвечает некоторая дискретная (прерывная) или непрерывная последовательность энергии Е системы. Любое изменение этой энергии связано со скачкообразным переходом системы из одного стационарного состояния в другое. Для конкретных систем последовательность значений Е может быть либо целиком дискретной, либо целиком непрерывной, либо частично дискретной и частично непрерывной. По аналогии с понятием потенциальной энергии как энергии тела, поднятого на различные высоты (уровни), в квантовой механике и спектроскопии принят термин уровень энергии или энергетический уровень . Это понятие легко интерпретировать графически (рис. 1.1). Самый нижний из присущих молекуле уровней энергии называют основным или нормальным, остальные — возбужденными уровнями. [c.6]

Естественно сопоставить слоистое строение атомов, содержащих дискретные, повторяющиеся электронные оболочки, с их положением в периодической таблице по отношению к инертным газам и с их оптическими спектрами. Спектры и химические свойства щелочных металлов указывают на то, что у каждого последующего из них имеется новая оболочка , или новый уровень энергии. Таким образом, предшествующий уровень энергии завершается каждый раз конфигурацией соответствующего инертного газа. В соответствии с таким представлением конфигурации каждого инертного газа следует приписать определенный уровень энергии конфигурация гелия [c.229]

Если взаимодействие молекулы с твердым телом в возбужденном состоянии значительно, то верхний квантовый уровень теряет дискретный характер, какой он имеет для газообразной молекулы, так как длительность существования возбужденного состояния сильно ограничена быстрым отводом энергии возбуждения твердым телом, завершающимся за время сек., в то время как естественная длительность возбужденного электронного состояния равна 10 сек., а продолжительность одного колебания 10 сек. [c.130]

ЛЛЯ электрона Зз атома натрия, включенного в решётку, получаем уровень энергии, лежащий несколько ниже пустого уровня Зз ионной решётки (рис. 124). Этот энергетический уровень о, называемый уровнем дефекта или примеси, является дискретным, т. е. ве расширенным в полосу, так как он принадлежит лишь ограниченному числу атомов. [c.280]

Из квантовой механики следует, что электрон, находящийся в изолированном атоме, не может обладать произвольной энергией существуют дискретные уровни энергии. При сближении друг с другом N атомов, образующих кристаллическую решетку твердого тела, каждый энергетический уровень расщепляется на N уровней причем на каждом из них, согласно принципу Паули, может находиться не [c.296]

Если один из двух уровней, скажем 2 принадлежит непрерывной области энергии, соответствующей диссоциации или ионизации, то все уровни из системы Е , расположенные вблизи уровня Ей могут его возмущать. При этом некоторые уровни будут сдвигать его вверх, другие — вниз. В результате вместо уровня Ei будет слегка диффузный уровень, как это показано на рис. 102, б. Смешивание волновых функций этих двух состояний означает, что если система переводится в состояние 1, то она очень скоро приобретает свойства состояния Яг, т. е. произойдет диссоциация или ионизация. Приблизительно ситуацию можно передать словами, что происходит безызлучательный переход из дискретного состояния в непрерывное (с той же энергией), что приводит к распаду молекулы. Такие процессы носят название процессов Оже по имени исследователя, впервые открывшего это явление в рентгеновской области. Он обнаружил, что один квант рентгеновского излучения может вызвать испускание двух фотоэлектронов. При этом один из них испускается в результате обычного фотоэффекта например, с /С-оболочки), а другой — сразу же за первым вследствие такого безызлучательного перехода (поскольку Х-уровень, на который атом переходит после первой стадии, перекрывается непрерывной областью энергии, соответствующей удалению электрона с -оболочки образовавшегося иона). [c.179]

Дискретные значения энергии часто называют уровнями энергии, или энергетическими уровнями, а низший уровень - основным. Следующий за основным уровень, называемый первым [c.32]

Поглощение в ближней инфракрасной области определяется переходом молекулы с одного колебательного уровня на другой. Типичной частотой является частота, соответствующая максимуму полосы поглощения амид А — 3300 см (длина волны 3,0 мкм), что отвечает примерно Ю " с . Анализ инфракрасных спектров обычно начинается с рассмотрения валентных колебаний двухатомной молекулы. Представим, что два ядра молекулы соединены пружинкой. Колебательную энергию такой молекулы можно рассматривать как энергию гармонического осциллятора. Согласно квантовомеханическому подходу, энергия осциллятора принимает только дискретные значения, а соответствующие энергетические уровни располагаются на одинаковом расстоянии друг от друга, равном hv, где v — частота кванта света, поглощение которого повышает энергию до значения, соответствующего следующему энергетическому уровню. В основном (невозбужденном) состоянии молекула уже обладает энергией нулевых колебаний , равной половине энергии, необходимой для перехода на следующий уровень. [c.9]

В разд. 14.2 было показано, что по мере сближения атомов их волновые функции комбинируются с образованием связывающих и разрыхляющих орбиталей. Этот процесс продолжается вплоть до сближения атомов. Например, рис. 19.18 иллюстрирует расщепление, которое возникает, когда шесть атомов водорода сближаются в случае их линейного расположения. Комбинация из шести 15-волновых функций дает шесть орбиталей — три связывающие и три разрыхляющие. Когда электроны переходят на этот энергетический уровень, они сначала заполняют две связывающие орбитали с более низкой энергией. По мере увеличения числа взаимодействующих атомов возрастает число энергетических уровней, которые в пределах зоны располагаются все ближе и ближе друг к другу однако ширина зоны при данном межъядерном расстоянии не увеличивается. Мы используем термин зона. чтобы различить группы уровней, соответствующих различным атомным орбиталям. На рис. 19.18 изображены зоны 15 и 25. Таким образом, по сравнению с молекулами в твердых телах энергетические зоны содержат очень большое число дискретных уровней по энергии зоны очень сильно различаются. Эти интервалы между разрешенными зонами называются запрещенными зонами. [c.587]

Никакой классической моделью атома нельзя объяснить наблюдаемые спектры. Поэтому в 1913 г. Бор ввел два совершенно чуждых духу классической физики постулата для характеристики движения электрона в атоме. Согласно постулатам Бора, электроны в атомах двигаются по эллиптическим орбитам, подобно планетам вокруг Солнца, однако эти орбиты не могут быть произвольными, а определяются постулированными правилами квантования. Форма и положение орбиты характеризуются тремя целыми числами [квантовыми числами). От них же зависит и энергия электрона в атоме, которая поэтому может принимать лишь дискретный ряд значений Е , Е , Когда энергия электрона равна Ей говорят, что он находится на энергетическом уровне Ei, и хотя, согласно Бору, он при этом движется, его энергия не меняется, а следовательно, атом не испускает и не поглощает света. Если электрон переходит с одного энергетического уровня Ет яа другой уровень Ей, атом теряет или приобретает энергию Ещ — Ek, при этом испускается или поглощается свет частоты которую можно вычислить по формуле, аналогичной формуле Планка [c.9]

Возвращение электрона с более высокого на нормальный энергетический уровень не всегда совершается в один этап в этот процесс может быть вовлечен ряд промежуточных орбит, и каждый переход сопровождается испусканием света соответствующей длины волны. Кроме того, могут переходить с одной орбиты на другую одновременно многие электроны, так что результатом сообщения атому энергии является выделение излучения большого числа дискретных длин волн чем больше число электронов и энергетических уровней, [c.166]

Люминесценция имеет электронную природу. Возбуждающее излучение должно находиться в ультрафиолетовой области спектра и иметь длину волны, соответствующую полосе поглощения облучаемого вещества. Поглощенная энергия поднимает некоторые из электронов на более высокий уровень (возбужденное состояние). На рис. 194 демонстрируется пример такого рода. Квант падающего излучения, обладающий необходимым количеством энергии ( 5—Е ), поглощается молекулой при этом происходит возбуждение электрона, сопровождающееся его переходом с основного на более высокий уровень ( 5). Возбужденный электрон возвращается затем в исходное состояние, совершая при этом не один перескок. Он может задержаться на любом из промежуточных уровней. При каждом промежуточном переходе испускается квант излучения меньшей энергии, что проявляется в больших длинах волн по сравнению с поглощенным квантом. Ввиду того, что в действительности возбуждается не один, а очень большое число электронов до многих различных более высоких уровней, возможны многие одновременные переходы на более низкие уровни поэтому испускаемое излучение охватывает значительное число длин волн. Если люминесцирующее вещество жидкое или твердое, то испускаемое излучение будет представлять собой не дискретные слагающие различных длин волн, а их совокупность, слитых вместе в непрерывную полосу излучения. [c.248]

Атом водорода. Первым успехом волновой механики явилась последовательная теория атома водорода, основанная на решении уравнения Шредингера с потенциальной энергией, равной — е /г. Как ни удивительно, Шредингер знал ответ. Дело в том, что Нильс Бор, исходя из законов классической механики и навязав ей, казалось бы, незаконные требования, нашел дискретные электронные энергетические уровни в атоме водорода, а предположив, что излучение и поглош,ение световых квантов есть результат перехода электрона с уровня на уровень, получил правильную картину спектра. Не придерживаясь исторической последовательности событий, заметим как оказалось в дальнейшем, подход Бора совпадает с квазиклассическим приближением, справедливым в случае, когда действие велико по сравнению с Н. (Действие — механическая характеристика движения той же размерности, что и постоянная Планка [эрг -с]). Несомненной удачей и Бора, и Шредингера было то, что задача об атоме водорода принадлежит к редкому классу задач, в которых решение, полученное в квазиклассическом приближении, совпадает с точным (по крайней мере для уровней энергии электрона). [c.192]

Испускание света атомами происходит за счет изменения энергии атома. Атомы могут обладать только строго определенными дискретными запасами внутренней энергии Ео, Е1, Е2 и т. д. Это означает также, что атомы не могут иметь энергию, промежуточную между Ео и Е или между 1 и г и т. д. В невозбужденном, т. е. нормальном, состоянии атомы обладают минимальной энергией Ео. При подведении энергии, например при столкновении с быстролетящими электронами, энергия которых достаточна для возбуждения, атомы возбуждаются, т. е. переходят на более высокий энергетический уровень Е, Е2 и т. д. [c.5]

В спектрах поглощения некоторых молекул (например, таких, как lg и Og) полосы, соответствующие переходам с низших колебательных уровней основного электронного состояния на колебательные уровни возбужденного электронного состояния, сходятся к пределу диссоциации этого возбужденного состояния и переходят в сплошной спектр, соответствующий фотодиссоциации. На фиг. 13, а приведены две потенциальные кривые, иа которых показаны уровни колебательной энергии. Вертикальная линия АВ отвечает переходу с колебательного уровня основного состояния на дискретный колебательный уровень в возбужденном состоянии. В спектре поглощения переходам такого рода будет соответствовать система полос. Линия D отвечает [c.235]

Для молекулы, находящейся на высоком колебательном уровне в возбужденном электронном состоянии, есть две возможности или вернуться на более низкий энергетический уровень за счет излучения света, или же перейти в состояние, где уровни ее энергии окажутся в континууме и вследствие этого избыток энергии пойдет на разрыв химической связи, т. е. произойдет диссоциация. Таким образом, если переход от дискретной системы уровней к сплошной разрешен соответствующими правилами отбора, то начало предиссоциации должно выразиться не только в том, что исчезнет вращательная структура полос, но и в том, что произойдет уменьшение интенсивности флюоресценции. Последнее можно использовать для фиксирования предиссоциации. Во многих случаях этот метод установления предиссоциации оказывается более удобным, чем обнаружение уширения вращательных линий в полосе. Например, при облучении ЫНз светом, длина волны которого соответствует области предиссоциации, полностью исчезает флюоресценция аммиака и распад аммиака уже не зависит от давления. Эти факты совершенно однозначно указывают на то, что диссоциация аммиака происходит непосредственно после поглощения света, а не в результате дополнительного влияния столкновения молекул друг с другом. [c.64]

В основу модели атома Шрёдингер положил математическое описание стоячей волны, включив в него соотношение де-Бройля. Такой метод дает стационарный характер движения электрона в пространстве, удовлетворяя требованиям принципа неопределенности. Решение получающегося уравнения оказывается возможным не при всех значениях энергии Е, а лишь при некоторых, называемых собственными значениями энергии. Соответствующие им функции г) называются собственными функциями. Иногда для одного собственного значения имеется т различных собственных функций. Тогда говорят, что данный уровень энергии т-кратно вырожден. Дискретный характер собственных значений энергии правильно отражает квантовые свойства микросистем, являясь естественным результатом решения волнового уравнения. Ранее это важнейшее положение было введено в теорию Бора как постулат. [c.164]

Итак, рассматривается кристалл из N ядер и одного электрона. Исходным является дискретный атомный спектр энергии электрона. Однако каждый уровень энергии в кристалле Л -кратно расщеплен. При этом учитывается, что самые нижние уровни соответствуют внутренним электронам атома, эти электроны испытыва- [c.199]

Естественно сопоставить слоистое строение атомов, содержащих дискретные, повторяющиеся электронные оболочки, с их положением в периодической таблице по отношению к инертным г зам и с их оптическими спектрами. Спещ ры и химические свойства щелочных металлов указывают на то, что у каждого последующего из них имеется новая оболочка , или новый уровень энергии. Таким образом, предшествующий уровень энергии завершается каждый раз конфигурацией соответствующего инертного газа. В соответствии с таким представлением конфигурации каждого инертного газа следует приписать определенный уровень энергии конфигурация гелия соответствует, следовательно, низшему уровню энергии, т. е. уровню К конфигурация неона — уровню Ь конфигурация аргона — уровню М и т. д. Таким образом, из рентгеновских спектров, если [как это сделан в уравнении (5)] представить их в виде термов для различных уровней энергии, получаются следующие (главные) квантовые числа [c.257]

Некоторые обобш,ения. Обратим внимание на то, что если-чииы энергии ионизации (работа отрыва электрона от атомной структуры) хорошо иллюстрирует дискретность поля ядра. В качестве примера рассмотрим данные для атома тантала (Та, 2=73). Они представлены на рисунке 3-8 (масштаб не соблюден). Здесь видно, что величина работы отрыва очередного электрона довольно круто повышается по ходу оголения ядра. При этом на кривой отчетливо вырисовываются серии значений энергии ионизации, отвечаюшие квантовым энергетическим уровням К, Л 1, N, О Р (квантовый уровень Q в оболочке атома тантала не застраивается). Переход от одного энергетического уровня к другому, более высокому, на общей кривой проявляется изломами, что говорит о скачкообразном характере процесса постепенной ионизации как результат дискретности поля ядра. [c.47]

Часто энергию атома рассчитывают от самого низкого основного) уровня. В нашем случае это Е . Тогда оказывается, что уровень = 13,53 эВ является граничным между дискретными значениями при Е < Е и непрерывными значениями В при Е > Е (рис. 4). Но непрерывному спектру значений энергии соответствует нефинитное движение электрона. Электрон уже не находится обязательно вблизи ядра, следовательно, атом ионизован. Поэтому энергия Е есть энергия ионизации атома. [c.57]

Может случиться, что конфигурация, в которой возбуждены два электрона, причем каждый из них находится на дискретном уровне исходной одноэлектронной задачи, образует энергетические уровни, лежащие выше наименьшей энергии ионизации атома, т. е. в области непрерывного спектра. Если между этими состояниями и конфигурациями, относящимися к непрерывному спектру, нет взаимодействия, то эти уровни не выделяются никакими специальными свойствами, связанными с их расположением в области непрерывного спектра. Если же, однако, такое взаимодействие имеется, то -функция этого квази-дискретного уровня становится связанной с -функциями близлежащих уровней непрерывного спектра. Вследствие этого состояние приобретает частично характер состояний непрерывного спектра. Наиболее важной чертой состояний непрерывного спектра является их неустойчивость в том смысле, что один из электронов движется по орбите, простирающейся до бесконечности. Таким образом, в результате взаимодействия с ними дискрехный уровень приобретает в некоторой степени свойство спонтанной ионизации, т. е. возможность удаления одного из электронов на бесконечность. Это свойство называется автоионизацией (или эффектом Оже). [c.356]

Другой способ рассмотрения состоит в том, чтобы считать дискретный уровень полностью включенным в непрерывный спектр. При каждой энергии Е -функция соответствующего состояния непрерывного спектра имеет определенную составляющую, содержащую собственную функцию дискретного уровня. Эта составляющая будет тем больше, чем ближе Е к исходному положению дискретного уровня. Если принять, что исходный дискретный уровень А способен интенсивно излучать при комбинации с дискретным уровнем В, а обыкновенные уровни непрерывного спектра слабо или вовсе не комбинируют с В, то ясно, что интенсивность излучения с переходом из непрерывного спектра на дискретный уровень В будет зависеть главным образом от содержания Г (.4) в собственной функции при данной з2з энергии. Так как соответствующая составляющая ма- ксимальна в месте исходного расположения дискретного уровня А, то мы получим в этом месте уширенную линию. [c.357]

Автоионизация является следствием наличия такого матричного элемента гамильтониана, который связывает дискретный уровень, лежащий выше энергии ионизации, с состояниями непрерывного спектра при той же энергии. Для того чтобы эти матричные элементы не обращались в нуль, необходимо, чтобы состояния обладали одинаковой четностью и одинаковым значением J более того, в случае рессел-саундерсовской [c.357]

Итак, вследствие особого (обменного) взаимодействия электронов, принадлежащих таким основным дискретным частицам вещества, как атомы, ионы, радикалы, молекулы, возникают химические связи и образуются самые разнообразные по своему строению, составу и свойствам химические соединения, что и представляет собой универсальный акт химического превращения. Это и есть химическое движение. Следовательно, атомы и образуемые ими вышеуказанные типы материальных частиц с более или менее сформировавшейся электронной оболочкой выступают как материальные носители химической формы движения. Характерным для каждой из этих частиц химического соединения является то, что она представляет единую квантово-механическую систему, устойчивость которой определяется минимумом энергии как функции межатомных расстояний . Кроме атомов, молекул, ионов и свободных радикалов В. И. Кузнецов к числу частиц—носителей химической формы движения правомерно относит молекулярные комплексы, коллоидные частицы, поверхностные соединения, твердые и жидкие фазы постоянного и переменного состава, а также некоторые (относительно долгоживущие) активные комплексы переходного состояния (например, муль-типлетные комплексы) 2. Все вышеуказанные частицы представляют тот уровень организации материи, на кото- [c.29]

Схема II (см. рис. 1) поясняет возникновение вынужденного свечения дискретных центров. В то время как самостоятельное свечение предполагает наличие системы уровней основного и возбужденного состояния с антипараллельными спинами (так называемое синглетное состояние), для молекул с вынужденным свечением предполагается наличие еще и триплетных уровней, для которых спины спаренных электронов параллельны. Как и в предыдущем случае, переходы с уровня Но на уровни Вд, В1, В, В3 и В4 происходят в результате абсорбции света и приводят к переходу молекулы в возбужденное состояние. В случае безызлуча-тельного перехода электронов на триплетный метастабильный уровень М происходит их некоторая задержка на этом уровне. Однако при комнатной температуре и температурах более высоких электроны за счет тепловой энергии могут вновь подняться на уровень Во и возвратиться на один из уровней Н нормального состояния. При этом спектральный состав излучения остается [c.13]

Но кванты электромагнитного излучения возникают не только при переходе электронов на дискретные атомные уровни, но и при торможении электронов. Пример такого излучения торможения мы имеем при генерации белого рентгеновского излучения при ударе электронов об антикатод рентгеновской трубки. Это торможение можно уподобить переходу электрона с одного недискретного (свободного) энергетического уровня на другой, также недискретный (свободный) уровень. Электрон, движущийся в хаосе микрополей плазмы, не может не попадать на отдельных участках своего пути в тормозящее поле. Торможение вызовет и неизбежное излучение. Значение разности энергий обоих свободных уровней, между которыми происходит переход электрона, а следовательно, и энергия излучаемого кванта могут быть любыми. Спектр излучения может простираться сколь угодно далеко в сторону как длинных, так и коротких волн. [c.385]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология