Составители:
3.3 СПЕКТРЫ ВОДОРОДОПОДОБНЫХ АТОМОВ
Водородоподобными будем называть атомы или ионы, имеющие
всего один электрон, либо один электрон на внешней (валентной) орби-
тали. Если размер орбитали единственного внешнего электрона много
больше размеров всех внутренних ("остовных") орбиталей, то в некото-
ром приближении можно пренебречь всеми остальными взаимодейст-
виями и считать, что он находится в центральном кулоновском поле. В
таком случае его состояния "почти идентичны" состояниям электрона в
атоме водорода.
3.3.1. Атом водорода и одноэлектронные ионы
Из (3.2.8) следует, что в системе "электрон + ядро" энергии всех
оптических переходов действительно описываются формулой Бальме-
ра-Ридберга:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=−=ν
22
2
11
mn
RZEEh
mn
, (3.3.1)
или:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
⋅
=ν
22
2
22
2
1111
~
mn
RZ
mnhc
ZR
. (3.3.2)
Постоянные Ридберга приведены в (
3.2.12).
Энергии возбуждения квантованы и равны 3/4, 8/9 … (
n
2
-1)/n
2
от
энергии основного состояния. Для атома водорода в основном состоя-
нии минимальная энергия возбуждения составляет ¾
R ≈ 10,2 эВ
1
, для
иона Не
+
≈ 40,8 эВ. Если бы удалось каким-нибудь способом накопить
достаточное количество атомов водорода, то можно было бы наблюдать
спектр поглощения, обусловленный возбуждением в состояния
n = 2, 3… Соответствующие длины волн равны 121,5; 102,5; 97,2 … нм.
Предел, к которому "сойдется" дискретный спектр, равен 91,125 нм.
При меньших длинах волн (больших энергиях возбуждения) состояния
уже не квантованы. Электрон получает энергию, достаточную для от-
1
При комнатной температуре kT ≈ 0.025 эВ, в 408 раз меньше, так что ве-
роятность найти термически возбужденный атом водорода ≈ 6.4⋅10
−178
, неотли-
чима от нуля.
27
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- …
- следующая ›
- последняя »
