Навігація
Головна
 
Головна arrow Природознавство arrow ФІЗИКА
Переглянути оригінал

ЕНЕРГІЯ ВОДОРОДОПОДОБНИХ АТОМІВ

Енергетичні рівні атома - це можливі значення енергії атома.

Головне квантове число (п) - квантове число, що визначає енергетичні рівні електрона в атомі.

На рис. 7.5 показана діаграма енергетичних рівнів атома водню, що відповідає різним орбітам електрона, на підставі яких можна зробити наступні висновки:

  • а) енергетичний стан з п = 1 є основним (нормальним) станом атома, при якому він має мінімальну енергією;
  • б) енергія атома зі збільшенням п (т. е. в міру віддалення від ядра) зростає, а різниця між сусідніми енергетичними рівнями убуває, т. е.

де А Е '= Е 2ьАЕ "= Е 3ь А Е '" = Е 43 , ...;

Мал. 7.5

в) при переході атома з одного стану в інший випромінюється або поглинається фотон, енергія якого відповідає різниці цих станів: Е п - Е т = hv (рис. 7.5, б).

ЛІНІЙЧАТИЙ СПЕКТР АТОМА ВОДНЮ

Емпірична формула Бальмера - формула, яка описує серії спектральних ліній в спектрі атома водню:

де v - частота спектральних ліній; R - 3,29 • 10 -15 з -1 - постійна Рідберга; т - визначає серію (т = 1, 2, 3, ...); п - визначає окремі лінії відповідної серії (n = т + 1, т + 2, т + 3, ...).

Серія Лаймана:

Серія Бальмера:

Відзначимо, що теоретична формула для частоти v збіглася з емпіричної, яку отримав Бальмер при випромінюванні спектру випромінювання водню. З усіх серій тільки серія Лаймана містить спектр поглинання.

Атом водню по Бору

Бор застосував свої постулати для побудови теорії атома водню як найпростішої атомної системи.

Якщо електрон рухається навколо ядра атома водню під дією кулонівської сили F K , то за другим законом Ньютона (F K = т е а ц ; а ц - доцентрове прискорення):

де е - елементарний заряд; т е і в "- відповідно маса і швидкість електрона на орбіті радіуса г п ; е 0 - електрична постійна.

Використовуючи правило квантування орбіт m 0 v n r n = nh і виключаючи швидкість х з попереднього виразу, можна отримати формулу для радіуса п -й стаціонарної орбіти:

Радіус першої орбіти в атомі водню (перший боров- ський радіус):

Кінетична енергія електрона в атомі водню:

де г - відстань між електроном і ядром.

Потенційна енергія електрона в атомі водню:

За знаком потенційна енергія електрона як потенційна енергія сил тяжіння негативна; на нескінченно великій відстані від ядра потенційна енергія електрона дорівнює нулю.

Повна енергія Е атома дорівнює сумі кінетичної енергії Е до і потенційної енергії? п взаємодії електрона з ядром:

Енергетичні рівні електрона в атомі (з урахуванням виразу для радіуса г кругової орбіти):

Частота випромінювання атома водню:

4

т е е

де R = - постійна Рідберга.

8h ? Q

Енергія іонізації (А ") - енергія, необхідна для видалення електронів за межі атома або молекули, значення якої для атомів різних речовин становлять від 4 до 25 еВ.

Потенціал іонізації (пор і ) - прискорює різниця потенціалів, яку повинен пройти бомбардир електрон, щоб придбати енергію, достатню для іонізації атома. Енергія іонізації, виражена в електрон-вольтах, дорівнює потенціалу іонізації, вираженого в вольтах.

Зв'язок між потенціалом іонізації і роботою іонізації:

Якщо енергія, придбана електроном в ускоряющем поле, повністю переходить в енергію фотона, то потенціал іонізації:

де h - постійна Планка; v - частота; е - елементарний заряд.

Формула, що визначає потенціал іонізації атома:

Формула, що визначає потенціал збудження атома ф в

при переході його з одного стаціонарного стану в інший:

Лазер - оптичний квантовий генератор, що створює потужні, цілеспрямовані, когерентні пучки монохроматичноговипромінювання.

Лазер будь-якої конструкції містить (рис. 7.6, а): активне середовище (тверде тіло, газ, напівпровідникові структури); резонатор, що складається з двох плоскопаралельних дзеркал, між якими поміщена активне середовище; систему накачування (наприклад, електрогазоразрядную лампу).

При опроміненні активного середовища, наприклад рубіна (оксид алюмінію з домішкою тривалентного іона хрому), світлом атоми хрому збуджуються і переходять зі стаціонарного стану 1 в порушену 3, через малий час ~ 1СГ 8 з вони без випромінювання

Мал. 7.6

переходять на рівень 2. Час перебування в стані 2 велика в порівнянні з часом в стані 3 і дорівнює ~ 10 " 3 с. Це призводить до «накопичення» атомів хрому на рівні 2.

Досить одного атома хрому зробити спонтанний перехід з 2 в 1 з випусканням фотона в напрямку до торців циліндра, як виникає вимушене випромінювання для безлічі нових атомів, в результаті чого з'являється лавина вторинних фотонів, які є копіями первинних. В результаті зароджується лазерна генерація.

Середня потужність випромінювання лазера:

де Еф - енергія одного фотона, рівна hv; - кількість фотонів; t- час опромінення.

 
Переглянути оригінал
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук