Квантовые переходы

Рис. 5. Схема уровней энергии и квантовые переходы электрона атома водорода

Практической целью методов атомной спектроскопии при анализе вещества является качественное, полуколичественное или количественное определение элементного состава анализируемой пробы. Еще 25—30 лет назад эти задачи решались, по существу, лишь одним из методов — атомно-эмиссионным методом спектрального анализа в оптическом диапазоне спектра, В настоящее время достаточно широкое применение получили также методы анализа по атомным спектрам поглощения и флуоресценции в оптическом диапазоне, а также по эмиссионным и флуоресцентным спектрам в рентгеновском диапазоне. Во всех случаях в основе этих методов лежат квантовые переходы валентных или внутренних электронов атома из одного энергетического состояния в другое. [c.53]

Спектры электромагнитного излучения, испускаемого, поглощаемого и рассеиваемого веществом, изучает раздел физики — спектроскопия. Квант поглощаемой или испускаемой веществом энергии соответствует изменению энергии при каком-либо единичном акте атомного или молекулярного процесса (табл. 11). Наиболее коротковолновое излучение (у-излучение) соответствует ядерным процессам. Квантовые переходы внутренних электронов атомов и молекул сопровождаются рентгеновским излучением. Электромагнитное излучение ультрафиолетовой и видимой области спектра отвечает квантовым переходам внешних (валентных) электронов. Колебанию атомов в молекулах отвечает инфракрасное излучение, вращению молекул — дальнее инфракрасное излучение, спиновому переходу элект-1)онов и ядер — радиоизлучение. [c.140]

Молекулярным спектром называют совокупность полос или линий в оптической (УФ, видимой, ИК) и микроволновой (МВ) областях электромагнитных волн, возникающих в результате изменения энергии молекул при поглощении, рассеянии или испускании электромагнитного излучения. Соответственно различают молекулярные спектры поглощения (абсорбционные), комбинационного рассеяния (КР) и испускания (эмиссионные). Молекулярные спектры, наблюдаемые в оптической области, называют оптическими, в МВ — микроволновыми. Вид и структура спектров определяются строением, энергетическими и электрическими свойствами молекул. Частоты молекулярных спектров соответствуют квантовым переходам между различными энергетическими уровнями энергии и подчиняются соотношению (13.3). [c.241]

Спектры молекул значительно сложнее, чем спектры атомов, и состоят не из отдельных линий (см. рис. 6), а из полос (рис. 88). Сложность молекулярных спектров обусловлена тем, что в молекуле наряду с движением электронов относительно ядер происходит колебательное движение самих ядер и вращательное движение молекулы как целого. Этим трем видам движения — квантовым переходам — соответствуют электронный, колебательный и вращательный спектры (см. табл. И). [c.143]

Теплообмен излучением. Излучение происходит при квантовом переходе атомов и молекул из стационарных состояний с большей энергией в стационарные состояния с меньшей энергией. Для непрерывного излучения тело должно получать энергию извне. Так как переходы атомов и молекул из одного состояния в другое носят различный характер, излучение имеет различные длины волн. [c.58]

Молекулярная спектроскопия изучает спектральный состав излучения, получающегося в результате поглощения, испускания или рассеяния электромагнитного излучения веществом. Во всех случаях молекулярный спектр является результатом квантовых переходов между различными энергетическими состояниями молекул и содер.жит информацию об их строении. [c.157]

Переход электрона из одного квантового состояния в другое связан со скачкообразным изменением его энергии. Графически энергию квантовых состояний и квантовые переходы электронов можно изобразить с помощью схемы уровней энергии (рис. 5). На схеме горизонтальные линии проведены на высотах, пропорциональных значениям энергии электрона в атоме, вертикальные указывают на возможные квантовые переходы. [c.14]

Рис. 2. Схема уровней энергии и квантовые переходы электронов в атоме водорода

Рентгеновское излучение возникает за счет квантовых переходов внутренних электронов атомов. Последнее становится возможным в результате облучения вещества потоком электронов высокой энергии или жесткими рентгеновскими лучами, при котором происходит вырывание электронов из внутренних электронных слоев. На освободившиеся орбитали переходят электроны из более далеких от ядра слоев (рис. 85), что и сопровождается выделением квантов рентгеновского излучения. [c.141]

Рие. 41. Квантовые переходи в молекуле И,, наиболее вероятные с точки зрения принципа франка—Кондона [c.174]

Схема возможных энергетических переходов электрона в атоме водорода показана на рисунке 7. На схеме горизонтальные линии проведены на высотах, пропорциональных значениям энергии электрона в атоме, вертикальные указывают на возможные квантовые переходы. [c.20]

Квантовые переходы электрона соответствуют скачкообразному изменению среднего размера электронного облака уменьшение энергии связи электрона с ядром соответствует увеличению объема облака увеличение энергии связи — сжатию облака. Согласно квантовомеханическим расчетам, радиус мест наибольшей вероятности нахождения электрона в атоме водорода равен 0,53 А при м=1 2,12 А— прим=2 4,77 А — при п—3 и т. д. Значения этих радиусов относятся как квадраты простых чисел (главного квантового числа) Р 2 3 . .. [c.13]

Наиболее коротковолновое излучение (7-излучение) соответствует ядерным процессам. Квантовые переходы внутренних электронов атомов и молекул сопровождаются рентгеновским излучением. Электромагнитное излучение ультрафиолетовой и видимой области спектра отвечает квантовым переходам внешних электронов. Колебанию атомов в молекулах отвечает инфракрасное излучение, вращению молекул — дальнее инфракрасное излучение, спиновому переходу электронов и ядер — радиоизлучение. [c.170]

Два рассматриваемых в разделе метода на первый взгляд, казалось бы, имеют мало общего. Действительно, если иметь в виду частотные (Гц) диапазоны, в которых происходят соответствующие квантовые переходы, то они отличаются на десять-пятнадцать порядков (в спектроскопии ЯКР 10 . .. 10 Гц, а в мессбауэровской спектроскопии 10 ... 10 3 Гц). Это ведет к тому, что техническое воплощение методов не имеет ничего общего. Есть, конечно, у каждого из них и не только аппаратурная специфика. Но при всем том многие данные, получаемые химиками при использовании этих методов, по своему характеру весьма близки и касаются электронной структуры, а шире — химического строения веществ. [c.88]

Относительные интенсивности линий в сериях характеристического рентгеновского спектра определяются соответствующими правилами отбора, т. е. вероятностями квантовых переходов, а Зависимость выходов, флуоресценции (1) и оже-электро-частоты, как уже было сказано J,pJ, вакансии в /(-оболочке (см. равенство VI.5), дают раз- от атомного номера 2 элемента ности энергии квантовых уровней электронов. [c.139]

Атомным спектром называют совокупность длин волн (частот) испускаемого или поглои аемого электромагнитного излучения в ультрафиолетовой (УФ), видимой и инфракрасной (ИК) областях при квантовых переходах между уровнями энергии атомов. [c.238]

Структура спектра значительно усложняется, число спектральных линий увеличивается, если источник света поместить в магнит ное или электрическое поле. Так как любая линия в спектре возникает при определенных квантовых переходах, то мультиплетность и тонкая структура спектров вообще доказывают наличие сложных закономерностей, которые существуют при движении электронов в многоэлектронных атомах элементов. Теория Бора была лишь первым шагом на новом пути. Чтобы сделать следующий шаг в познании атома, требовалось в корне изменить представление [c.55]

Квантовое число т определяет дискретные возможные ориентации электронных облаков в пространстве относительно направления внешнего магнитного поля магнитное число т связано с различными дозволенными углами поворота орбиталей в магнитном поле. Формирование у атомов элементов в магнитном поле более тонкой структуры спектра, появление дополнительных спектральных линий связано с квантовыми переходами и изменением энергии электронов. Магнитное число т, как и /, квантуется. [c.62]

До сих пор мы рассматривали электронные спектры молекул, образующиеся в результате квантовых переходов электронов молекулы. При этом пространственные расположения ядер (или атомных остатков) считались неизменными. В действительности же в газовой и жидкой фазах молекула имеет вращательные степени свободы, т. е. может менять свою ориентацию в пространстве, а также колебательные степени свободы, допускающие изменения расстояний между ядрами. Вращения и колебания молекулы подчиняются законам квантовой механики. [c.142]

Если хотя бы одно из этих условий не удовлетворяется, то квантовый переход запрещен. Запрещенными являются также кванто- [c.17]

Из правил отбора следует, что в однородном магнитном поле возможны переходы только между соседними энергетическими уровнями, т. е. переходы, при которых магнитное квантовое число т изменяется на единицу. Следовательно, в спектрах ЯМР должны отсутствовать линии поглощения, соответствующие квантам с частотами, кратными частоте V. Поэтому, хотя квантовых переходов может быть и несколько (а именно 2/, так как имеется 2/ -1- 1 уровень энергии), ядру каждого магнитного изотопа соответствует одна-единственная характеристическая частота перехода для данной величины напряженности магнитного поля Я , определяемая уравнением (14). [c.15]

Основные характеристики спектра — частота и интенсивность составляющих его линий. Для их расчета используется теория квантовых переходов. Частота определяется как разность энергетических уровней, между которыми происходит переход, интенсивность — с помощью формул вероятности квантового перехода под влиянием световой волны. [c.131]

Ангармоничность обусловливает появление в спектре помимо основной интенсивной линии еще обертонов или гармоник, интенсивность которых очень мала. Для гармонического осциллятора правилом отбора разрешены переходы только с Аи = 1, чему отвечает основная интенсивная спектральная линия. Вследствие ангармоничности колебаний реальных молекул становятся возможными квантовые переходы с Аи> 1, что приводит к возникновению в колебательном спектре обертонов. Так, первый обертон отвечает Аи= 2, а вторая гармоника Ли = 3 и т. д. Вероятность переходов с Аи> 1 меньше, чем с Аи = 1, что и объясняет малую интенсивность обертонов. [c.177]

Помня, что любая линия в спектре возникает при опре деленных квантовых переходах электрона, можно допустить, что энергетические уровни представляют собой совокупность некоторых энергетических подуровней. [c.57]

Таким образом, парамагнитный резонанс представляет собой совокупность явлений, связанных с квантовыми переходами, происходящими между энергетическими уровнями макроскопических систем под влиянием переменного магнитного поля резонансной частоты. [c.719]

Нестационарная теория. Квантовые переходы. Часто бывает, что действующее на систему возмущение меняется со временем. В этом случае для вычисления отклика системы на возмущение необходимо исходить из временного уравнения Шредингера [c.96]

Это формула Борна, а приближенный способ вычисления волновой функции (94), основанной на теории возмущений, называется борновским приближением. ЭтЬ приближение используется в основном для описания рассеяния на малые углы. Однако часто оно оказывается вполне достаточным для качественного понимания процесса рассеяния с его помощью удобно делать первоначальные оценки, поскольку строгая квантовая теория рассеяния чрезвычайно сложна в математическом отношении. Теория возмущений, как мы видели, позволяет рассматривать рассеяние как квантовый переход в состояниях непрерывного спектра из начального состояния, соответствующего свободному движению [c.101]

Рассмотренные выше магнитные резонансы (ЭПР, ЯМР, ЭФР ) связаны с переходами между зеемановскими уровнями. Существует еще один тип магнитного резонанса (циклотронный резонанс), связанный с квантовыми переходами между уровнями Ландау (см. гл. VI). Ниже мы кратко рассмотрим это важное явление. [c.390]

Поскольку квантовые переходы электронов в атомах разных элементов отличаются по энергии, рентгеновское излучение зависит от строения атома. Эту зависимость выражает закон Мозли (рис. 86). корни квадратные из обратных значений длин волн находятся в ли -нейной зависимости от порядковых номеров элементов [c.141]

Из теории вз 1им0действия частиц при их соударопиях может быть по-jty4eHa наблюдаемая на опыте связь между вероятностью возбуждения при электронном ударе и вероятностью соответствующего оптического перехода. Вычисляя сечение возбуждения квантового перехода i / ударом электрона в борновском приближении, можно представить величину Oij в виде ряда, каждый из членов которого оказывается соответственно пропорциональным квадрату матричного элемепта [88] [c.175]

При расчете молекул, содержащих несколько атомов, решение векового уравнения позволяет найти энергетические уровни электронов, разности которых приблизительно определяют частоту электронного спектра. Число таких энергетических уровней сравнительно велико. Если учесть, что оптические переходы возможны не только между основным и возбужденными, но и между двумя возбужденными состояниями, можно ожидать появления большого числа спектральных линий. Однако в спектре даже сравнительно сложных молекул (бензол, хинолин и т. п.) наблюдается всего несколько линий, характерных для -соответствующего я-электронного фрагмента. Например, в спектре бензола отмечается три линии вблизи частоты 3600 см- одна интенсивная и две слабые. Причина этого заключается в том, что далеко не между всеми энергетическими уровнями оптический переход разрешен. Как известно из теории квантовых переходов под влиянием световой волны, вероятность дипольного перехода между уровнями Ея и Ем пропорциональна матричному элементу Окм= < к1г1 м>, значение которого при наличии разной пространственной симметрии функций и Ч м становится равным нулю (см. 7 гл. IV). Если симметрия молекулы нарушается (например, вследствие движения ядер, влияния полей, действующих [c.135]