к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Атомные спектры

Атомные спектры - спектры поглощения и испускания свободных или слабо взаимодействующих атомов, возникающие при излучательных квантовых переходах между их уровнями энергии. Атомные спектры наблюдаются для разреженных газов или паров и для плазмы. Атомные спектры линейчатые, т. е. состоят из отд. спектральных линий, каждая из к-рых соответствует переходу между двумя электронными уровнями энергии атома111998-245.jpg и 111998-246.jpg и характеризуется значением частоты 111998-247.jpg поглощаемого и испускаемого эл--магн. излучения; согласно условию частот Бора (см. Атомная физика)111998-248.jpg111998-249.jpg . Наряду с частотой, спектральная линия характеризуется волновым числом 111998-250.jpg(с - скорость света) и длиной волны 111998-251.jpg. Частоты спектральных линий выражают в с-1, волновые числа - в см-1, длины волн - в нм и мкм, а также в ангстремах (111998-252.jpg). В спектроскопии волновые числа также обозначают буквой 111998-253.jpg.

Под атомными спектрами в узком смысле слова понимают оптич. спектры атомов, т. е. спектры, лежащие в видимой, близкой ИK- (до неск. нм) и УФ-областях спектра и соответствующие переходам между уровнями внеш. электронов с типичными разностями энергий порядка неск. эВ (в шкале волновых чисел порядка десятков тысяч см-1). К А. с. в широком смысле относятся также и характеристич. рентгеновские спектры атомов, соответствующие переходам между уровнями внутр. электронов атомов с разностями энергий ~103-104 эВ, и спектры в области радиочастот, возникающие при переходах между уровнями тонкой структуры и сверхтонкой структуры (см. также Радиоспектроскопия)и при переходах между очень высокими возбуждёнными уровнями атомов (такие переходы наблюдаются методами радиоастрономии).

Для данного элемента могут наблюдаться спектральные линии нейтрального атома и спектральные линии ионизованного атома. Линии спектра нейтрального атома принято отмечать цифрой I при символе хим. элемента, линии, принадлежащие положит. ионам,- римскими цифрами II, III, ... соотв. кратности иона (напр., NaI, NaII, NaIII,... для Na, Na+ , Na++, ...), при этом часто говорят о 1-м, 2-м, 3-м ... спектре данного элемента.

Наиболее простыми атомными спектрами обладают атом водорода и водородоподобные ионы (спектры HI, HeII, LiIII, . . .), к-рые состоят из закономерно расположенных спектральных линий, образующих спектральные серии.

Волновые числа для спектральных линий серии атома водорода и водородоподобных атомов определяются ф-лой

111998-254.jpg

где nk и ni - гл. квантовые числа для нижнего и верхнего уровней энергии (см. рис. 1 в ст. Атом R ),- Ридберга постоянная, Z - ат. номер. При nk= 1, 2, 3, 4, 5,6 и ni=nk+l, nk+2, . . . , h для атома водорода (Z=1)получаются соотв. серии Лаймана, Бальмера, Пашена, Брэкета, Пфунда, Хамфри. Для каждой серии существует предел - граница ионизации, соответствующая 111998-255.jpg , линии серии сходятся к границе ионизации. В лаб. условиях наблюдения спектра водорода (напр., в электрич. разрядах) серия Лаймана получается как в поглощении, так и в испускании. В спектре Солнца наблюдается в поглощении и серия Бальмера (что связано с возбуждением при высоких темп-pax нач. уровня 111998-256.jpg= 2).

Спектральные линии атома водорода имеют дублетную тонкую структуру, обусловленную взаимодействием спина электронов с его орбитальным моментом (см. Спин-орбитальное взаимодействие; )величина расщепления линий - порядка десятых долей см-1. Это расщепление для водородоподобных ионов возрастает пропорционально Z4, т. е. для HeII в 16 раз по сравнению с HI.

Сравнительно простыми спектрами обладают атомы щелочных металлов, имеющие один внеш. электрон (одноэлектронные А. с.), их спектральные линии также группируются в серии, волновые числа к-рых выражаются приближённой ф-лой Ридберга:

111998-257.jpg

серия получается при заданном nk и разл. значениях ni; а и b постоянны для данной серии. Разл. серии (гл. серия, диффузная серия, резкая серия и др.) отличаются значениями а и b, зависящими от азимутального квантового числа l. Спектральные линии имеют дублетную тонкую структуру, причём величина расщепления быстро возрастает с увеличением Z (от Li к Cs).

Более сложными А. с. (двухэлектронными спектрами) обладают атомы с двумя внеш. электронами; ещё сложнее спектры атомов с тремя и более внеш. электронами. Особенно сложны спектры элементов, для к-рых происходит достройка внутр. электронных оболочек (d-оболочек переходных элементов и 111998-258.jpg-оболочек у лантаноидов и актиноидов; см. Периодическая система элементов). В сложных спектрах серии уже не удаётся выделить. Спектральные линии образуют группы - мультиплеты. В наиб. сложных А. с. число спектральных линий доходит до многих тысяч. Интерпретация сложных спектров с установлением схемы уровней энергии и квантовых переходов между ними представляет трудную задачу систематики А. с.

Систематика атомных спектров основана на характеристике уровней атома при помощи квантовых чисел и на отбора правилах ,определяющих, какие из квантовых переходов возможны. При наличии одного внеш. электрона уровни энергии атома характеризуются (помимо гл. квантового числа электрона) его квантовыми числами l, s и j, определяющими величины орбитального момента 111998-259.jpg, спинового момента 111998-260.jpg и полного момента 111998-261.jpg . Согласно правилам отбора 111998-262.jpg , 111998-263.jpg = 0 111998-264.jpg 1. Для атомов с двумя или неск. внеш. электронами характеристика уровней энергии более сложна и может быть произведена исходя из приближённой характеристики одноэлектронных состояний при помощи квантовых чисел пi , li и si (li = 0, 1, 2, ..., ni = 1, 111998-265.jpg I и применяя векторную схему сложения орбитальных моментов 111998-266.jpg и спиновых моментов111998-267.jpg.

В случае нормальной связи, когда электростатич. взаимодействия электронов много больше их магн. взаимодействий, что чаще всего имеет место, орбитальные моменты отд. электронов 111998-268.jpg складываются в полный орбитальный момент 111998-269.jpg, а их спиновые моменты 111998-270.jpg в полный спиновой момент 111998-271.jpg; затем сложение 111998-272.jpg и 111998-273.jpg даёт полный момент атома: 111998-274.jpg . Уровни энергии характеризуются значениями квантовых чисел L, S и J, определяющих величины соответствующих моментов. Квантовое число J сохраняет свой смысл и при др. схемах связи, когда в соответствии с величинами взаимодействий моменты следует складывать в др. последовательности [в частности, в случае 111998-275.jpg-связи

111998-276.jpg ; этот случай имеет место, когда магн. взаимодействия много больше электростатических]. J определяет величину полного момента атома независимо от схемы связи, и для него имеет место правило отбора111998-277.jpg.

При нормальной связи квантовое число S, определяющее величину полного спинового момента атома S, принимает целые значения S=0, 1, 2, ..., если атом содержит чётное число электронов, и полуцелые значения 111998-278.jpg если атом содержит нечётное число электронов. Величина 111998-279.jpg=2S+1 определяет мулътиплетностъ уровней энергии атома и играет важную роль в систематике А. с.

Уровни энергии атомов принято обозначать (в случае нормальной связи) символами 111998-280.jpg, где значения L= 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... указываются прописными буквами S, P, D, F, G, H, J, L, ... соответственно. Так, 3D2 обозначает уровень с L = 2, S = 1 (111998-281.jpg=2S+ 1 = 3) и J =2; 1S0-уровень с L = 0, S = 0 (111998-282.jpg=25 + 1 =0) и J = 0. Нечётные уровни (см. Чётность у ровня)обозначают индексом °, напр. 111998-283.jpg (нечётный уровень с L = 1, S = 1/2, J = 1/2).

Для более подробной характеристики уровня перед символом 111998-284.jpg указывают электронную конфигурацию (см. Атом ),напр. для атома Не уровень 3S1, возникающий из конфигурации 1s 2s, обозначается как 111998-285.jpg (L = 0, S= s1 + s2 =1, J=1). Для одноэлектронного атома полная запись будет 111998-286.jpg и сокращённо пишут просто 111998-287.jpg, напр. для осн. уровня атома водорода 111998-288.jpg (n = 1, L = 0, S = J = 1/2) вместо 111998-289.jpg.

Литература по атомным спектрам

  1. Кондон E., Шортли Г. Теория атомных спектров, пер. с англ., M., 1949;
  2. Eльяшевич M. А. Атомная и молекулярная спектроскопия, M., 1962;
  3. Фриш С. 3. Оптические спектры атомов, M.- Л., 1963;
  4. Собельман И. И. Введение в теорию атомных спектров, 12 изд.], M., 1977;
  5. Progress in atomic spectroscopy, pt. A, В, N.Y., 1978-79.

M. А. Елъяшевич

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 07.07.2020 - 10:01: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Дэвида Айка - Карим_Хайдаров.
07.07.2020 - 04:30: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
07.07.2020 - 04:24: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Николаевича Боглаева - Карим_Хайдаров.
07.07.2020 - 04:00: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
06.07.2020 - 14:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Михаила Делягина - Карим_Хайдаров.
06.07.2020 - 11:47: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
06.07.2020 - 08:46: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
06.07.2020 - 04:18: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
06.07.2020 - 04:14: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
05.07.2020 - 18:02: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРОБЛЕМЫ КОНСПИРОЛОГИИ - ГЕРМЕТИЗАЦИИ ЗНАНИЙ - Карим_Хайдаров.
05.07.2020 - 18:01: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Проблема народного образования - Карим_Хайдаров.
05.07.2020 - 17:52: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Игоря Стрелкова - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution