Энергетический спектр гелия

По мере увеличения импульса р кривая s= г (р) отклоняется от линейности. Однако представляется невозможным определить в общем виде зависимость s от р для квантовой жидкости из одних только теоретических соображений, и для определения вида энергетического спектра гелия II приходится привлечь также и имеющиеся экспериментальные данные речь идет об измерениях различных термодинамических величин гелия II (энтропии, теплоемкости), а также скорости распространения так называемого второго звука в гелии II. Анализ этих данных показывает (Ландау [3]), что они могут быть естественным образом объяснены, если предположить, что кривая s= е (р) имеет вид, изображенный на фиг. 207. После начального линейного участка (фононы) энергия е достигает максимума, затем начинает уменьшаться и при некотором значении импульса р=Ро функция а (р) имеет минимум. [c.388]

А, в превосходном согласии с имеющимися экспериментальными данными о теплоемкости гелия II (измерения Кеезома см., впрочем, сноску на стр. 395), его энтропии (измерения Капицы) и скорости второго звука в нем, измеренной Пешковым. Значения постоянных, определяющих энергетический спектр гелия И, оказываются при этом следующими [c.389]

Фиг. 207. Энергетический спектр гелия II.

Молекулярная теория возбужденных состояний гелия II пока что мало разработана. Развитие получила феноменологическая теория. Экспериментальные сведения о теплоемкости гелия II и ряд других данных позволили Л. Д. Ландау построить функцию, описывающую энергетический спектр возбужденных состояний Е(р) гелия II [66]. График этой функции, полученной в результате исследований рассеяния тепловых нейтронов в жидком Не, представлен на рис. 67, заимствованном из статьи Р. Коули и А. Вудса [74] (см. также [62]). [c.245]

Жидкостной сцинтилляционный счетчик позволяет быстро и эффективно анализировать различные меченные радиоактивными изотопами органические и неорганические соединения, а также биологические препараты. Высокая общая эффективность счета и легкость подготовки образцов для анализа делают этот метод особенно привлекательным при работе с веществами, меченными H С " и 8 . В большинстве случаев можно использовать систему, обладающую способностью растворять исследуемое органическое соединение если же такую систему подобрать не удается, то очень хорошие результаты дает суспендирование анализируемого вещества в жидком [69] или тиксотропно-геле-образном [71] сцинтилляторе. В последнем случае анализ веществ, меченных тритием, осуществить не удается, так как само-поглощение очень мягких р-лучей частицами суспензии слишком велико. Поправку на отклонения, например вследствие тушения, можно определить после подсчета активности пробы, добавляя внутренний стандарт. Метод можно использовать для одновременного анализа двух или трех радиоактивных изотопов при условии, если энергетические спектры их излучения достаточно сильно различаются. Опубликованы обзорные статьи, посвященные жидкостным сцинтилляционным счетчикам [99—101]. [c.28]

В научных исследованиях и в технике широко применяется жидкий гелий. Сверхнизкие температуры благоприятствуют углубленному познанию вещества и его строения — при более высоких температурах тонкие детали энергетических спектров маскируются тепловым движением атомов. [c.40]

Теорию сверхтекучести построил Ландау, установив, каков энергетический спектр элементарных возбуждений в гелии. [c.331]

Быстро растет число лабораторий, занимающихся исследованиями свойств разнообразных материалов в условиях глубокого холода они насчитываются ныне сотнями. Огромные возможности открывает область сверхнизких температур для познания вещества и его строения. Опыты с металлами и полупроводниками при температуре жидкого гелия позволяют исследовать тонкие детали их энергетических спектров и, следовательно, расширить познание твердого тела. При более высоких температурах эти детали маскируются тепловым движением атомов. [c.150]

Первое математическое исследование характера энергетического спектра системы двух частиц было предпринято Т. Като [48(1)], которому для случая атома гелия, когда [c.314]

При температуре абсолютного нуля жидкий гелий находится в наинизшем энергетическом состоянии, а при повышении температуры в нем появляются кванты возбуждения — квазичастицы с определенной энергией е и импульсом р. Как и для всякой квантовой системы, важно исследовать энергетический спектр Не-П, т. е. взаимозависимость энергии е и импульса р. [c.187]

Метод ЭСХА основан на анализе энергетического спектра вторичных электронов (фотоэлектронов), Эмитируемых образцом под действием ультрафиолетового или рентгеновского излучения. Поскольку энергия первичного излучения известна (обычно используют линии гелия, магиия и алюминия с энергией собственно 40,8, 1253,6 и 1486,6 эВ), то по энергиям вторичных электронов можно определить потенциалы ионизации, т. е. энергетические уровни образца. Эффективно анализируемая толщина Слоя ( информационная глубина ) не превосходит, как правило, 2 нм. Методом ЭСХА можно установить состав поверхностного слоя и образование химических связей, в том числе хемосорбцию адсорбированного реагента. По спектрам ЭСХА, иапример, идентифицируют продукты окисления сульфидных минералов, изучают адсорбцию иоиов из растворов на минералах. [c.294]

Энергетические уровни ядер, связанные с движением нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре, расположены друг от друга на расстояниях Л порядка сотен тысяч и миллионов электрон-вольт. Наряду с переходами, сопровождающимися электромагнитным излучением (гамма-спектры), возможны переходы, приводящие к испусканию частиц (альфа-частиц — ядер гелия бета-частиц — электронов и позитронов). Обычно к методам ядерной спектроскопии относят как гамма-, так и альфа- и бета-спектроскопию. [c.333]

В спектроскопии часто пользуются графическими схемами для изображения уровней энергии в атоме. Каждому уровню энергии соответствует горизонтальная прямая за начало отсчета принимается энергия атома в нормальном состоянии. Схема вычерчивается в определенном масштабе энергия обычно измеряется в электрон-вольтах, а частота — в обратных сантиметрах. Схема энергетических уровней атома водорода приведена на рис. 1. Схемы энергетических уровней других элементов значительно сложнее. На рис. 2 изображена схема одиночных и триплетных уровней атома гелия. Для удобства расшифровки спектров имеются таблицы длин волн и специальные атласы р ]. Схемы уровней для различных элементов или данные, необходимые для их построения, можно найти в таблицах [c.11]

Спектры других инертных газов (неона, аргона, криптона, ксенона) имеют строение, несколько отличное от спектра атома гелия. Это объясняется тем, что во внешней электронной оболочке атомы этих элементов имеют уже восемь электронов, из них два 5-электрона и шесть р-электронов. Схема энергетических уровней атома неона приведена на рис. 3. Основным уровнем неона является уровень 152, 22/ 5о, расположенный очень глубоко значительно выше него (на 16,5—16,8 эв) расположены четыре близких уровня Р, Ро, Ри соответствующие электронной конфигурации 15 2522 35 , из которых уровни зРо и зРг являются метастабильными. Переход атома с уровней Р и Р] на нормальный уровень 5о ведет к испусканию двух резонансных линий неона, лежащих в крайней ультрафиолетовой области А, 744 и 736 А. Выше этих 2р 3з уровней расположена группа из 10 уровней, энергия которых 18,3—18,9 эв. Согласно схеме Рессель—Саундерса уровни обозначаются символами з5ь зДз, 2, зДь >2, Р, Р >, Рч-. Р и 15о (электронная конфигурация 8 25 2р=3р). В результате переходов с этих уровней на нижние возникает группа очень [c.12]

В случае гелия непосредственное спектральное наблюдение света, испускаемого при возбуждений за счет электронного удара, осложняется тем, что соответствующие линии лежат в дальней ультрафиолетовой области. Однако если сравнить линии, наблюдавшиеся Лайманом в дальней.ультрафиолетовой области серии гелия, с линиями, возникающими при электронном ударе, то найдем, что наблюдаемые разности потенциалов точно соответствуют разнице энергий, рассчитанных по длинам волн. Это поясняется рис. 26. На нем указаны энергетические уровни, соответствующие напряжениям возбуждения и спектрам. Энергетические уровни обозначены на рисунке соответствующими квантовыми числами по теории Бора — Зоммерфельда. На рисунке не выдержан масштаб, так как иначе основной уровень пришлось бы расположить слишком далеко. Кроме того, на рисунке не приведены энергетические уровни с кван- [c.138]

По Бору, каждому изменению энергии электронов и их переходам из одного энергетического состояния в другое соответствует волна определенной длины (или частоты). Следовательно, каждый электронный переход отразится в спектре в виде линии. Бор теоретически рассчитал спектр водорода и предсказал существование в спектре ряда линий, которые впоследствии действительно были обнаружены. При расчете же спектров других ато- моз, даже такого простого, как атом гелия, не наблюдалось и ка-чественно.го совпадения. Теория Бора была усовершенствована в 1915 г. Зоммерфельдом. Он предположил, что электроны в атоме могут двигаться не только по круговым, но и по эллиптическим 46 [c.46]

Определенную полосу поглощения можно наблюдать в спектре только в том случае, если нижнее состояние данного перехода заселено. Заселенность различных энергетических уровней определяется функцией распределения Больцмана, которая зависит от энергии состояния и температуры системы. Колебательные состояния решетки обычно находятся в интервале энергий от О до 100 (200) см . Это означает, что при комнатной температуре эти состояния очень сильно заселены, однако если мы снимаем спектр при температуре жидкого азота или, что еще лучше, при температуре жидкого гелия, то заселены лишь низшие колебательные состояния решетки. В этом случае в спектре [c.104]

В электрическом разряде атомы испускают свет, и цвет, который мы видим при этом, позволяет определить схему уровней энергии атома. Многоэлектронные атомы, как и атом водорода, испускают линейчатый спектр — можно наблюдать только определенные энергии. Таким образом, для объяснения необходима квантовомеханическая модель. Однако расстояния между уровнями энергии у многоэлектронных атомов не связаны такой простой зависимостью, как уровни атома водорода. Тем не менее такие довольно сложные спектры можно понять с помощью квантовых чисел атома водорода, если учесть межэлектронное отталкивание. Как это делается, можно понять с помощью схем энергетических уровней следующих двух элементов, гелия и лития. [c.47]

Из выведенных Бором формул, точно описывающих наблюдаемый на опыте линейчатый спектр атома водорода, следует, что отдельные спектральные линии появляются в результате происходящих в атоме скачкообразных переходов электронов с одного энергетического уровня на другой, сопровождающихся поглощением или испусканием соответствующего кванта энергии. Для атома водорода получается очень простая и легко идентифицируемая картина, тогда как для более сложных атомов расчеты становятся не только сложнее, но и менее надежны. Наблюдаемые спектры состоят из многих серий линий, часто перекрывающих друг друга, и их расшифровка весьма затруднительна. Как же можно определить, какая из наблюдаемых линий соответствует тому или иному переходу К счастью, имеются другие эксперименты, помогающие решить этот вопрос. Для водородоподобного атома, электрон которого, согласно предположению, движется в чисто кулоновском поле (т. е. при удалении электрона от ядра его потенциальная энергия изменяется по закону е /г), энергия электронного уровня зависит только от главного квантового числа п. Для реальных атомов (за исключением водорода и гелия) поле уже не описывается таким простым законом вследствие экранирующего влияния внутренних электронных оболочек на заряд ядра. Так, в атоме калия разность энергий между 45- и 4р-уровнями составляет 1,6 эв, а между Ар- и 4 -уровнями—1,8 эв. Расщепление энергетических уровней с одним и тем же п существенно зависит от атомного номера, что можно использовать для сопоставления спектральных линий с соответственными электронными переходами. [c.63]

Среди продуктов радиоактивного распада ранее других были исследованы а-частицы. Оказалось, что они представляют собой дважды ионизованные атомы гелия. а-Частицы, испускаемые определенным ядром, бывают либо моноэнергетическими, либо имеют небольшой набор дискретных энергий. Радионуклид, испускающий а-частицы различных энергий, испускает также и у-кванты, энергия которых, как правило, коррелирует с энергетическими различиями в спектре а-частиц. [c.10]

Энергетический спектр гелия II состоит из непрерывных элементарных возбуждений (квантов) двух типов — длинно- и коротковолновых. Длинноволновые, т. е. кванты наинизших энергий, выражают собой тепловые упругие колебания атомов кристаллов вокруг равновесного положения. За сходство с волнами звука пх называют фононалп ( квантами звука ), Онп ведут себя как некие квазичастицы, отличающиеся от обычных частиц тем, что они неотделимы от среды, в которой возникают и распространяются. Обладая целочисленным моментом количества движения (спином), фононный спектр подчиняется статистике Бозе—Эйнштейна, нз чего, как уполш-налось, следует возможность сверхтекучести жидкости. [c.130]

Вычисление термодинамяческях величин гелия 11. Описанные ранее особенности энергетического спектра гелия II позволяют сделать определенные заключения о температурной зависимости его термодинамических величин (энтропии, теплоемкости и т, п,). Производимые ниже вычисления относятся к температурам, не слишком близким к Х-точке, когда можно говорить о фононном и ротонном газах в жидкости. В этих условиях все термодинамические величины складываются из двух частей, связанных соот-ветстветно с каждым из этих газов мы будем говорить о них как о фононной и ротонной частях. [c.392]

СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ — свойство жидкого гелия протекать без заметной вязкости через узкие капилляры. Сверхтекучее состояние изотопа Не возникает в результате перехода второго рода (Я-перехода) при критической т-ре 2,172 К. Если т-ры низки, изотоп He представляет собой квантовую Бозе-жидкость, слабо возбужденное состояние которой можно представить как совокупность элементарных возбуждений (квазичастиц) — фононов и ротонов. Тепловое движение в нем описывается в основном фононами (квантами звука) с энергией е = ср, где с — скорость звука р — импульс фонона. Влияние ротонов проявляется при т-ре более 0,6 К. Их энергия е = Д + + (Р — Ро) /2(л, где Д — минимальная энергия ротона = 1,92 X X 10 смг - — импульс, при котором энергия ротона равна Д = 8,65 К л = 0,16 — эффективная масса ротона ( 4 — масса атома Не). Из такого энергетического спектра следует, что существует отличная от нуля критическая скорость течения, ниже которой жидкость движется без трения, и появление в ней новых возбуждений энергетически невыгодно. Сверхтекучий гелий условно разделяют на два не взаимодействующих между собой компонента — нормальный, связанный с фононами и ротонами, и сверхтекучий. Движение нормального компонента, как и обычного газа, носит вязкий характер. Свертекучий компонент движется без трения и без переноса тепла. С явле- [c.349]

При соответствующих условиях спектр излучения гелия в газоразрядной трубке постоянного тока состоит из серии линий, ограниченной с коротковолновой стороны ионизационным пределоь (24, 47 эв). Наиболее интенсивная из них имеет длину волны 584 А (21,21 эв), и на долю этой резонансной линии приходится не менее 99% мощности излучения во всем спектре. В области более длинных волн имеется серия - 5, коротковолновый край которой находится при 3000 А ( 4 5в), с последующими несколькими линиями в видимой области, из которых наиболее характерная линия с >. = 5875 А (желтая). Таким образом, ясно, что у подавляющего большинства веществ, у которых потенциал ионизации (ПИ) больше или равен 5 эв, ионизацию можно вызвать только с помощью резонансной линии Не 584 А. Следы водорода, от которых очень трудно избавиться, обусловливают излучение а-линии серии Лаймана с длиной волны 1215 А (10,20 эв), а кислород и азот, десорбирующиеся с поверхности лампы после обезгаживания системы, дают линейчатый спектр излучения в области ниже 1000 А. Все эти виды излучения могут также вызывать ионизацию большинства исследуемых веществ, что осложняет анализ электронных энергетических спектров. Поэтому очень важно, чтобы газ в разрядной трубке был исключительно чистым к счастью, это можно обеспечить, пропуская гелий через нагретую окись меди и ловушки, наполненные активированным углем и охлаждаемые жидким азотом. Контроль за качеством излучения разрядной трубки легко осуществить по линиям Н (серии Бальмера), О и N в видимой области. При нормальной работе свет источника имеет желтовато-персиковую окраску и не сопровождается голубым свечением вблизи электродов. Наличие полос ионизации в электронном энергетическом спектре, вызванной излучением примесей в лампе, нетрудно распознать по увеличению их интенсивности при изменении спектрального состава излучения за счет дополнительного введения в газ этих примесей. Например, слабая, но четко различимая узкая линия в фотоэлектронном спектре СЗа (см. ниже), которую ранее [И ] относили к шестому потенциалу ионизации, в действительности, как показали последующие исследования, объясняется фотоионизацией электрона на высшем занятом уровне (ПИ = 10,11 эв ) за счет [c.86]

При тщательном анализе эмиссионных спектров в ннх иногда обнаруживаются группы линий, очень напоминающие те, которые наблюдаются в спектре атомарного водорода. Такие группы линий нетрудно обнаружить в спектрах гелия, лития и бериллия водородоподобиые линии испускают Не+, и Ве +. Эти. заряженные атомы состоят пз ядра, окруженного одним отрицательным зарядом. Все они изоэлектронны с водородом, т. е. имеют такой же внеядерный электронный заряд, как атом водорода. Если сравнить спектры Н, Не+, и Ве +, то оказывается, что все они подобны изображенному на рнс. 3.10, но но мере возрастания 2 линии в этих спектрах сдвигаются в сторону все больщих и больших энергий. По-видимому, во всех четырех. случаях картина электронных энергетических уровней одинако- [c.101]

Ландау рассматривает сверхтекучий гелнй как единственно известную квантовую жидкость с присущим ей особым энергетическим спектром. Лномальная сверхтекучесть жидкости возникает вследствие промежуточного, а потому двойственного энергетического состояния атомов гелия. Энергия атомов уже настолько мала, что почти отсутствует тепловое движение, но силы межатомного [c.129]

В первоначальном варианте теории Ландау рассматривал энерге-тический спектр, в котором функция е(р) состоит из двух ветвей—фононной (8.1) и ротонной е=ДЧ-р /2ц обе начинались от р=0, так что между наиболее низкими состояниями обеих ветвей имелась энергетическая щель А. Не говоря уже о том, что такой спектр приводит к недостаточно хорошему согласию с экспериментальными данными, он, по существу, является внутренне противоречивым. Последнее проявляется в том, что ротоны в этом спектре могли бы самопроизвольно распадаться на фононы, т, е. были бы неустойчивыми так, например, ротон с энергией Д и импульсом р=0 мог бы распадаться на два движущихся в противоположных направлениях фонона с импульсами р = 4/2с и энермшми е = Д/2. Упомянем также, что энергетический спектр жидкого гелия исследовался Вайлем [11], который пришел к выводу о существовании энергетической щели между нормальным и всеми возбужденными состояниями. Этот результат, однако, представляется весьма сомнительным уже потому, что он означал бы, в частности, невозможность распространения в жидкости звуковых воля малых частот. [c.389]

Энергетичеевий спектр почти идеального бозе-эйнштейнов-свого газа. Как уже отмечалось, задачу о полном теоретическом определении энергетического спектра реальной жидкости можно считать неразрешимой. Ввиду этого приобретает интерес рассмотрение какой-либо значительно более простой модели макроскопического тела, хотя бы и не имеющей непосредственного отношения к жидкому гелию, с целью уяснения того, каким образом может действительно возникнуть энергетический спектр со свойствами, аналогичными описанным выше. [c.390]

Сверхтекучесть гелиа П при абсолютном нуле. Покажем теперь, что сверхтекучесть гелия II следует из описанных выше СВОЙСТВ энергетического спектра. Начнем с рассмотрения жидкого гелия зари абсолютном нуле при этой температуре жидкость находится в своем нормальном, невозбужденном, состоянии. [c.395]

Для теоретического подхода к этому вопросу надо рассмотреть энергетический спектр системы гелий II -Ьатом примеси (концентрация примеси предполагается настолько малой, что е атомы иожно считать не взаимодействующими друг с другом).. Наличие постороннего атома в жидкости приведет к появлению новой ветви энергетического спектра, соответствующей движению этого атома через жидкость разумеется, ввиду сильного взаимодействия атома примеси с атомами жидкости это движение является в действительности кoллeктивны f> эффектом, в котором принимают участие также и атомы гелия. Этому движению можно приписать некоторый результирующий сохраняющийся импульс р. [c.407]

Наряду с возбуждёнными нейтральными атомами в газовом разряде имеются также и возбуждённые ионы. Переход их в одно из энергетически более низких состояний сопровождается излучением так называемых искровых линий. Спектры нейтрального атома и ионов какого-либо элемента принято обозначать римскими цифрами, относя цифру I к нейтральному атому, II — к однократно ионизованному, III — к двукратно ионизованному и т. д. Например, спектр Не II — это спектр иона гелия, состоящего из а-частицы и одного электрона, аналогичный спектру водорода. Таковы же спектры Li III, Be IV и т. д. спектр С III — спектр дважды ионизованного атома углерода. Нетрудно сообразить, что каждый акт ионизации делает спектр похожим на спектр атомов предыдущей группы элементов. Так, спектр Ве II вместо триплетного спектра приобретает характер дублетных спектроб элементов I группы. Спектры Na II и Mg III подобны спектрам инертных газов. Это правило носит в спектроскопии название закона смещения. [c.337]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология