Возбуждение атома при столкновениях электронами

Происхождение атомных спектров. Если атом не подвергается никаким внешним воздействиям, то его электроны находятся в состояниях с минимальной энергией. Состояние атомов с минимальной энергией называется основным состоянием. При сообщении атому энергии (в результате столкновения с другим атомом, поглощения кванта света, электронного удара и др.) один или несколько электронов в атоме могут перейти на более высокий энергетический уровень. В этом случае атом становится возбужденным. В возбужденном состоянии атом, как правило, находится очень короткое время (порядка 10" -10 с), после чего электрон возвращается на низкий энергетический уровень и атом снова переходит в основное состояние. Если между низшим уровнем энергии и тем уровнем, на котором находится электрон, имеются промежуточные уровни, то указанный переход может совершаться в несколько этапов. [c.32]

Неупругие удары, называемые запрещенным переходом, могут быть и при столкновении фотона с электроном [1], когда атом задерживается в возбужденном состоянии значительно больше времени. Запрещенные переходы имеют место при условии, когда никакие правила отбора не соблюдаются. Если правило отбора соблюдается, электрон, сталкивающийся с фотоном переходит на другую энергетическую ступень атома с излучением или поглощением фотона за время 10 сек. [c.32]

Переход от одного уровня энергии к другому представляется линией, связывающей эти уровни. Вертикальная длина этой линии пропорциональна волновому числу или энергии спектральной линии, тогда как толщина линии на диаграмме (рис. 2-2) грубо пропорциональна вероятности перехода между этими уровнями, т. е. интенсивности спектральной линии. Атом водорода в основном состоянии п -= 1) может перейти при некоторых условиях, включая столкновения с электронами высокой энергии (метод электронного удара), в возбужденные состояния (тг > 1). Другим важным способом возбуждения является поглощение излучения подходящей длины волны. Из рис. 2-2 видно, что при поглощении атомом водорода в основном состоянии излучения 972,5 А он может достигнуть возбужденного состояния /г = 4. Возбужденный атом водорода может затем испустить квант излучения 972,5 А и вернуться в основное состояние. Этот процесс не являет- [c.27]

Возбуждение, или ионизация, атомов при столкновении их с электронами зависит от энергии или скорости последних. В большинстве случаев вероятность возбуждения молекулы или атома до соответствующего уровня знергии возрастает с возрастанием скорости электронов до определенного значения, а при дальнейшем увеличении скорости электронов вероятность возбуждения падает. Вероятностью возбуждения называется отношение числа столкновений электрона с атомом или молекулой, приводящих к возбуждению, к общему числу столкновений. Кривые, характеризующие зависимость вероятности возбуждения от скорости движения электронов, называются кривыми функции возбуждения. Положение максимума на кривой функции возбуждения зависит от мультиплетности исходного и возбужденного уровней (терм). При возбуждении термов той же мультиплетности, что и исходный терм атома, функция возбуждения нарастает довольно медленно, достигая максимального значения при очень больших скоростях электронов. Скорость электронов в этих случаях обычно в несколько раз превышает минимальное значение скорости электрона, при которой возможно возбуждение атома. Если же в результате соударения с электроном возбуждается терм иной мультиплетности, чем исходный, то функция возбуждения быстро достигает максимума и затем так же быстро спадает (рис. И, 8). Функция возбуждения для двух близких линий ртути показана на рис. И, 8. При возбуждении одной линии 2655 к, атом ртути переходит из нормального состояния в состояние При [c.75]

Благодаря тому, что возбуждённые атомы остаются в возбуждённом состоянии в течение некоторого конечного времени, возможны также столкновения электронов с атомами, находящимися уже в некотором возбуждённом состоянии. При этом возможна передача энергии электрона атому, т. е. возбуждение атома до какого-либо более высокого возбуждённого состояния ступенчатое возбуждение) или наоборот, энергия [c.33]

В результате возбуждения атом переходит в более высокое энергетическое состояние. Число возбужденных атомов в некотором состоянии зависит от интенсивностей возбуждения и излучения, если это возбужденное состояние комбинируется с более низким состоянием и система находится в равновесии. Интенсивность излучения, т. е. число квантов, испускаемых в единицу времени, определяется спонтанным и вынужденным излучением. Интенсивность возбуждения зависит от числа электронных столкновений в единицу времени и от скорости поглощения квантов в нижнем состоянии.. [c.58]

Происхождение эмиссионных спектров Атомы и ионы всех элементов могут находиться в нормальном (основном) и возбужденном состояниях. В нормальном состоянии атомы обладают минимальной энергией Е , и в этом состоянии они не излучают. Под влиянием внешних воздействий (столкновения с быстролетящими частицами, ионами, электронами) происходит переход валентных электронов атома с нормального уровня на один из более высоких энергетических уровней , т. д. По истечении некоторого промежутка времени (примерно 10 сек) каждый возбужденный атом возвращается в нормальное или какое-либо промежуточное возбужденное состояние. Освобождающаяся при этом энергия АЕ=Е"—Е излучается в виде кванта света Ь. Эти соотношения можно выразить формулой [c.126]

Например, это может быть переход, вызванный столкновением электрона с атомом и заключающийся в изменении как количества движения (р) электрона (переход р- р ) и атома, так и внутренней энергии последнего (переход Еп-<- >,) При столкновении кинетическая энергия электрона частично расходуется на возбуждение атома при этом, если атом считать неподвижным, то, согласно закону сохранения энергии. [c.113]

Источники света. Источниками ультрафиолетового и видимого света для проведения фотохимических исследований служат ртутные лампы. В зависимости от давления паров ртути, развивающегося при работе, различают лампы низкого давления 10 —1мм рт. ст., среднего давления 2-10 —2-10 мм рт. ст., высокого давления от 2-10 до (2- -3) 10 мм рт. ст. Излучение, возникающее при работе ртутных ламп, связано с переходами возбужденного атома ртути с соответствующих энергетических уровней в основное состояние. Если переход осуществляется с нижних энергетических уровней (6 Яь 6 Я ) в основное состояние (6 5о), происходит испускание так называемого резонансного излучения. В зависимости от строения внешней электронной оболочки атома может быть несколько резонансных линий испускания. Если атом в результате столкновений возбуждается до более высоких энергетических уровней, чем резонансный, то сначала происходит испускание кванта энергии, соответствующего разности этих уровней, а затем переход с резонансного уровня в основное состояние. На- [c.138]

Пример зависимости эффективных сечений столкновений первого и второго рода от энергии электронов приведен на рис. 144. —эффективное сечение столкновения электрона с атомом Н , переводящего последний из резонансного состояния в состояние а —-для столкновения атома в состоянии с электроном, переводящего атом в состояние. Критический потенциал возбуждения составляет около 0,6 а для обратного процесса критического потенциала, конечно, не существует, однако только медленные электроны [c.302]

Возбужденный атом А реагирует и иным образом, не испуская излучения. Он может столкнуться с электроном и передать ему свою энергию возбуждения, так что после столкновения будем иметь атом в основном состоянии и электрон с большей кинетической энергией, чем до этого [c.18]

В. Н. Кондратьев. На этот вопрос можно дать следующий ответ. Всякому процессу по принципу микроскопической обратимости можно сопоставить обратный процесс. Например, если выше речь шла о переходе электронного возбуждения ртути в колебательную энергию СО при столкновении, то можно представить и обратный процесс, когда сильно колеблющаяся молекула СО сталкивается с атомом Нд, передает энергию своего колебательного возбуждения атому ртути и возбуждает его. [c.49]

Бор предположил также, что, хотя состояние с минимальной энергией наиболее устойчиво, атом может переходить в возбужденные состояния с более высокой разрешенной энергией (при поглощении света или при сильном столкновении с другими атомами или электронами). Возбужденный атом не остается долго в этом состоянии он теряет избыточную энергию в виде света. Поскольку существуют определенные уровни энергии, могут происходить только определенные изменения энергии. Изменение энергии атома должно быть равно энергии испускаемого света в соответствии с уравнением (2) [c.388]

Атом в нормальном состоянии обладает минимальным запасом энергии Ео и не излучает ее. Но под влиянием внешних возбуждений (например, столкновение с быстролетящими частицами) электроны атома переходят на более высокие уровни энергии 1, 2. Еа,. .. При этом один или несколько валентных электронов атома переходят в более отдаленную от ядра оболочку. Возбужденный атом может существовать очень недолго. По истечении примерно 10 с возбужденный атом возвращается в нормальное или в какое-либо промежуточное состояние. Такой самопроизвольный (спонтанный) переход сопровождается высвобождением соответствующего избытка энергии в виде излучения кванта света (фотона). [c.217]

Излучение, связанное с возбуждением атомов и ионов при температурах до 6000 К, относится к области светового и ближнего инфракрасного диапазонов длин волн. Это излучение носит дискретный характер и возникает при соударениях, когда при столкновении свободного электрона с атомом или ионом получаемая последними энергия недостаточна для ионизации, но возбуждает атом или ион. Последнее связано с кратковременным переходом электрона соответствующего атома или иона на внешнюю орбиту, В момент возвращения указанного электрона на прежнюю орбиту эквивалентное количество энергии излучается в виде фотона. [c.233]

Метастабильный атом Аг(зР2,о) обладает достаточной энергией возбуждения (в среднем 1121 кДж/моль), чтобы при столкновении привести к разрыву любой химической связи. Следовательно, после соударения с такими атомами многие молекулы возбуждаются и диссоциируют с образованием электронно-возбужденных молекулярных фрагментов. Такой случай реализуется при соударении со сложной молекулой, содержащей группы N и ОН [136], например [c.344]

При сообщении атому энергии (в результате столкновения с другим атомом, поглощения кванта света, электронного удара и т. п.) один или несколько электронов в атоме могут перейти на более высокий энергетический уровень в этом случае атом становится возбужденным. В возбужденном состоянии атом, как правило, находится очень короткое время (порядка 10 —10 с), после чего электрон возвращается на наиболее низкий энергетический уровень и атом снова переходит в нормальное состояние. Если между низшим уровнем энергии и тем уровнем,на котором находится электрон,имеются промежуточные уровни, то указанный переход может совершаться в несколько этапов. [c.50]

Атом все время подвергается внешним воздействиям полей окружающих атомов, молекул, электронов, ионов. Это приводит к изменению режима излучения атома. Вследствие столкновений излучающего атома с другими частицами в разряде время жизни атома в возбужденном состоянии сокращается, а это ведет к уширению линии, так как ширина линии обратно пропорциональна времени жизни атома в возбужденном состоянии. [c.168]

В первичном процессе происходит электронное возбуждение молекулы Ог, в результате чего она диссоциирует на атомы (один-из них находится в возбужденном, а второй в основном состоянии). Атом кислорода при тройном столкновении с молекулой кислорода дает озон — это вторичный процесс. Кроме того, протекают и другие вторичные процессы, например, разложение озона при столкновении с атомом кислорода. Синтез озона — важная реакция в разряде, используемая в промышленности. [c.307]

Интересное подтверждение идеи Бора о стационарных состояниях атомов и молекул было получено в результате проведения опытов ло изучению соударений с электронами эти опыты были выполнены в период 1914—1920 гг. Джеймсом Франком (1882—1964) и Густавом Герцем (1887—1963). Им удалось показать, что при столкновении быстро движущегося электрона с атомом или молекулой он отражается, теряя лишь небольшое количество кинетической энергии, если только его скорость недостаточно велика, чтобы вывести атом или молекулу из нормального электронного состояния и создать возбужденное электронное состояние или даже ионизировать данный атом или молекулу, выбив один из электронов. [c.123]

Электронная конфигурация А1 может быть записана как 1в 25 2р 35 3р . Если свободный атом алюминия не поглощает энергии, его оптические электроны расположены на подуровне I = 1 (см. табл. 8.1-1). Это состояние с наименьшей энергией, или основное состояние. Энергия основного состояния по договоренности принимается равной нулю (Е = 0). Когда свободный атом поглощает энергию, внешнюю (столкновения) или внутреннюю (излучение), электрон переходит на более удаленные от ядра уровни и подуровни, т. е. квантовые состояния с более высокой энергией ( Е , Ек, Е1,. ..). Это так называемые возбужденные состояния. Пример некоторых возбужденных состояний А1 приведен на рис. 8.1-1. Показаны возбужденные состояния, соответствующие подуровням с большей энергией, таким, как Ав, 4р, 3< и 5р. [c.12]

Особое место в методах оптической накачки активных сред ИК-лазеров занимает накачка некогерентным излучением импульсной лампы, ставшая возможной благодаря использованию межмолекулярного электронно-колебательного переноса энергии Е—V-nepeHo ) [87—89]. В этом явлении, механизм которого далеко еще не ясен, электронно-возбужденный атом в столкновениях с молекулой отдает свою энергию на возбуждение молекулярных колебаний, причем иногда с довольно высокими вероятностью и селективностью. Эффективность такого преобразования энергии зависит прежде всего от точности резонанса между возбужденным электронным уровнем атома и не слишком высоко возбужденным колебательным уровнем молекулы. Поэтому атом брома в электронном состоянии 4 Pi/2 с энергией 3685 см , выбранный авторами работ [87—89] в качестве донора энергии, — хороший партнер в процессе электронно-колебательного переноса энергии. [c.184]

Вероятность ионизации. Вероятность возбуждения. Когда скорость электрона меньше скорости, соответствуюшей первому критическому потенциалу, соударение его с атомом всегда упруго, за исключеннем тех случаев, когда медленно движущийся электрон, попав в сферу действия атома, образует вместе с атомом отрицательный ион. Если н е скорость электрона больше первой критической скорости, то соударение его с атомом мо кет быть как неупругим, так и упругим электрон отдаёт свою энергию атому не обязательно, а лишь в некотором и притом довольно небольшом числе случаев из всех соударений. Относительное число этих благоприятных для возбуждения случаев, или вероятность возбуждения, определяют экспериментально, подсчитав, с одной стороны, из длины свободного пути электрона в газе число столкновений электронов данного пучка с атомами газа, а с другой— по уменьшению силы электронного тока—число электронов, выбывающих из пучка вследствие потери скорости при соударении. Ионизация при этом не должна происходить, или же число актов [c.101]

Излучение линии, характеристической для данного элемента, происходит, когда энергия, передаваемая атому при столкновении, равна либо превосходит энергию возбуждения, необходимую для того, чтобы вызвать электронный переход. Количество энергии, которое может приобрести частица в дуге, находится в сильной зависимости от температуры плазмы дуги. Температура, в свою очередь, определяется главным образом потенциалом ионизации того элемента, который легче других теряет электрон. Чем ниже минимальный потенциал ионизации, тем меньше температура дуги. [c.91]

Н и т. д., получающиеся присоединением протона к молекуле. Изучение рекомбинации ионов в П. инертных газов указывает на существенную роль диссоциативной рекомбинации с участием молекулярных ионов типа Не , N62 , Аг " и т. д., в то время как нейтральные молекулы такого состава неизвестны. Наряду с химич. реакциями, большое значение имеют физич. процессы резонансной передачи энергпи. Так, быстрый ион может отнимать электрон у медленного атома. При этом процессе перезарядки образуются быстрые нейтральные атомы, уносящие энергию из магнитных ловушек. Метастабильный возбужденный атом при столкновении с нейтральным атомом может вызывать его ионизацию. Если энергия возбуждения одного атома близка к энергии ионизации другого, то процесс приобретает резонансный характер, т. е. вероятность его резко возрастает. Так объясняется облегчение электрич. пробоя в аргоне при добавлении неона. [c.21]

Процессы излучения спектральных линий связаны не только с процессами прямого возбуждения атомов, но и с так называемыми вторичными процессами, а именно ступенчатым возбуждением и ударами второго рода. Возбужденный атом может вер уться в нормальное состояние или на один из более низких уровней, не излучая света, если он отдает свою энергию возбуждения электрону или другой частице, присутствующей в разряде. Ступенчатое возбуждение, напротив, переводит возбужденные атомы в более высокое энергетическое состояние. Оно возможно благодаря тому, что атом находится в возбужденном состоянии в течение некоторого промежутка времени, и поэтому возбужденный атом может испытать неупругое столкновение с электроном и перейти в более высокое возбужденное со-стояние. Таким образом, в атоме накапливается энергия. путем последовательного столкновения с электронами. Ступенчатое возбуждение может играть значительную роль, несмотря на малую вероятность столкновения возбужденного атома с электроном. Этому способствует наличие метастабильных атомов и диффузия резонансного излучения. Теория диффузии резонансгюго излучения была создана Комптоном п мочнена Л. М. Би-берманом РП 1 Холстейном р . [c.18]

Ступенчатое возбуждение играет особую роль при возбуждении искровых спектров. Искровые линии возбуждаются прямым путем только при наличии быстрых электронов (низкие давления) так как кинетическая энергия электрона должна быть больше суммы энергии ионизации и энергии возбуждения данного уровня. Возбуждение искровых линий ступенчатым путем возможно и при малых скоростях электронов. Энергия электронов должна быть достаточной для возбуждения атома возбужденный атом при втором столкновении ионизуется, и только при третьем столкнобскин пояб-ляется возбужденный ион. Для ступенчатого возбуждения необходима высокая концентрация электроновР]. [c.19]

N1 и N2 происходят столкновения электронов с атомами газа. Если при таком столкновении электрон возбуждает атом, передавая ему свою кинетическую энергию, то сам он должен потерять такое же количество энергии. Если электрон обладал энергией, лишь очень немного льшей энергии возбуждения атома, то после столкновения скорость его будет очень мала, и он не сможет преодолеть задерживающее поле в 1/2 в между Л 2 и Р. Если постепенно увеличивать потенциал О, начиная от нуля, то электронный ток не сразу достигнет значения, равного эмиссионному току из катода, вследствие образования вокруг раскалённой нити скопления электронов, препятствующих дальнейшему выходу электронов из катода. Если откладывать по оси абсцисс разность потенциалов 1 , а по оси ординат ток / на анод Р, то получим плавно возрастающую кривую, аналогичную характеристике электронной лампы. Когда, увеличивая и, мы дойдём до первого потенциала возбуждения, те из электронов, которые столкнутся с атомами газа и переведут их в возбуждённое состояние, будут после столкновения иметь скорость, близкую к нулю, и выпадут из числа электронов, образующих наблюдаемый нами ток. Если этот эффект будет значителен, кривая, изображающая ток, резко загнётся книзу. Изгиб кривой позволит определить потенциал возбуждения. После увеличения С/ ещё на 1/2 в все электроны вновь будут достигать анода Р, и ток снова будет иметь значение, соответствующее плавному ходу характеристики. При увеличении V до следующего потенциала возбуждения повторится то же самое. [c.199]

Пусть в начальный момент времени три возникших вследствие ионизации электрона (Л, В и С) находятся внутри счетчика на одной эквипотенциальной поверхности. Предположим, что до первого столкновения электрон А успевает приобрести энергию 16 эв, электрон В—11,3 эв, а электрон С—только 8 эв. Напомним, что энергия ионизации атома аргона (Аг) равна 15,7 эв, а для молекулы этилового спирта—11,3 эв. Тогда после первого столкновения электрон А вызовет ионизацию атома аргона, электрон S—молекулы спирта, а электрон С сможет только возбудить атом аргона. УФ-кванты (кванты ультрафиолетового излучения), испускаемые возбужденными атомалш аргона, могут иметь различные энергии, в том числе и находящиеся в интервале [c.57]

Процесс столкновения электронов с атомами с энергетической стороны может протекать весьма разнообразно. Если кинетическая энергия электронов /мг 2/2 меньше энергии возбуждения резонансного уровня атома (минимальная энергия возбуждения данного атома), го возбуждение атома не произойдёт, кинетические энергии обоих партнёров лишь перераспределяются между ними, как это имеет, например, место при соударении упругих шаров. Такие соударения принято называть упругими соударениями. Для того чтобы атом возбудился, необходимо, чтобы кинетическая энергия электрона по меньшей мере была бы равна энергии резонансного уровня атома для возбуждения нерезонансных линий необходимо, чтобы энергия электрона была бы не меньше энергии соответствующего уровня. Соударения, сопровождающиеся возбуждением атомов, называются неупругими ударами первого рода. В результате такого соударения электрон сохраняет лишь ту часть своей первоначальной энергии, которая была избыточной по сравнению с энергией, требуемой для возбуждения данного уровня. Поскольку участвующие в столкновении атомы также могут обладать кинетической энергией, энергетический баланс подоЗных неупругих соударений может быть более обще написан так [c.32]

Возвращение атома с метастабильного уровня на основной (нормальный) уровень энергии при обычных условиях происходит двумя путями 1) либо в результате столкновения с электроном атом переходит в более высокое возбужденное состояние, из которого возможен переход в нормальное состояние с излучением 2) либо в результате передачи энергии возбужденного атома другому атому (удары второго рода) сам атом переходит в нор.мальное состояние без излучения. [c.12]

Суммируя результаты экспериментальных исследований над ионизацией и возбуждением газа потоком электронов, мы приходим к заключению, что при столкновении электрона с атомом надо различать два случая либо в атоме не происходит никаких изменений, и электрон заметно не изменяет своей скорости, либо электрон отдаёт всю или часть своей кинетической энергии атому, и последний возбуждается или ионизуется. Первый вид столкновений называется упругим столкновением. При столкновении быстро движущегося упругого тела с другим упругим телом, медленно движущимся, первое теряет долю своей энергии, равную в среднем двукратному отношению масс сталкивающихся тел. Так как масса электрона, в 1835 раз меньше массы атома водорода, то при упругих столкновениях с атомами даже лёгких газов электроны теряют лишь около своей кинетической энергии. Столкновение, сопровождаемое передачей кинетической энергии движения электрона атому в виде энергии возбуждения или энергии ионизации, называется неупругим столкновением электрона, и притом неупругим столкновением первого рода в отличие от столкновений второго рода, о которых речь будет ниже. Об ионизации и о потенциале ионизации смотрите обзор 697] с обширным списком литературы, а также Г692, 725, 758. 759]. [c.200]

Вероятность (функция) возбуждения. Вероятность (функция) ионизации. Когда скорость электрона меньше скорости, соответствующей первому критическому потенциалу, столкновение его с атомом всегда упруго, за исключением тех случаев, когда медленно движущийся электрон, попав в сферу действия атома, ие может из неё вырваться и образует вместе с атомом отрицательный ион. Если же скорость электрона больше первой критической скорости, то столкновение его с атомом может быть как неупругим, так и згпругим электрон отдаёт свою энергию атому не обязательно, а лишь в некотором и притом довольно небольшом числе случаев из всех столкновений. Относительное число этих благоприятных для возбуждения случаев, или вероятность возбуждения, определяют, подсчитав, с одной стороны, из длины свободного пути электрона в газе число столкновений электронов данного пучка с атомами газа, а с другой — по уменьшению силы электронного тока число электронов, выбывающих из пучка вследствие потери скорости при столкновении. Ионизация при этом не должна происходить, или же число актов ионизации должно быть учтено по току положительных ионов на соответствующий электрод. Другой метод определения числа актов возбуждения — определение этого числа из спектроскопических данных. Та функция, которая определяет зависимость вероятности возбуждения атома электроном от скорости электрона, или, что то же, от пройденной электроном разности потенциалов U, называется функцией возбуждения. [c.203]

Допустим, что при столкновениях в чистом неоне электроны обладают скоростями, большими /уст—потенциала возбуждения метастабильного состояния основного газа, но меньшимп, чем его понизационный потенциал. Подсчёт показывает, что вероятность столкновения метастабильного атома с новым электропо.л1 слишком мала, чтобы благодаря таким столкновениям произошла заметная ионизация газа. Но если в том же газе есть атомы примеси, ионизационный потенциал которых ниже, чем /мет основного газа, то прн столкновениях метастабильных атомов с атомами примеси может произойти соударение второго рода. Метастабильный атом передаст свою энергию возбуждения атому примеси и таким путём ионизует его. В то же время вероятность ионизации атомов или молекул примеси путём непосредственного их соударения с электронами во много раз меньше по сравнению с числом соударений частиц примеси с метастабильными атомами основного газа. [c.441]

Вопрос о характере процессов ионизации и возбуждения в полом катоде весьма сложен, теорией разряда ПК [1397 1227, 918, 141] не рассматривается ii в настоящее время-не может считаться решенным однозначно. Согласно преобладающим представлениям [83, 82, 1278], быстрые первичные электроны прошеДшие катодное падение, иониз дот атомы и возбуждают ат мы и ионы рабочего газа, которые при столкновении с атомами металла передают последним всю или часть энергии, производя их возбуждение и ионизацию. (Наличие элементов, имеющих метастабильные энергетические состояния, увеличивает вероятность обмена энергией [c.176]