Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика" -> 33

Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика — Физматлит, 1986. — 426 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykursfizikit5chast1atomnayafizika1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 27 28 29 30 31 32 < 33 > 34 35 36 37 38 39 .. 179 >> Следующая

В этом приближении постоянная Ридберга зависит от массы ядра, а потому ее значения для различных водородоподобных атомов отличаются друг от друга, хотя и очень мало. Для атома водорода формула (13.10) дает Я = 109 677,6 см-1, что хорошо согласуется с экспериментом.
Формула (13.10) может служить для вычисления постоянной Ридберга Rvo для бесконечно тяжелого ядра. Для этого достаточно воспользоваться спектроскопическим значением R, например, для водорода, а также значением т/М из масс-спектроскопических измерений.
3. Формула (13.8) получена для больших значений квантовых чисел п. Но она остается справедливой при любых значениях п, так как при ее выводе был постулирован бальмеровский вид термов (13.1), в котором на значения п не наложено никаких ограничений. Наша задача состояла лишь в том, чтобы на основе принципа соответствия получить теоретические формулы (13.9) и (13.10) для постоянных Ридберга Rco и R. Но эти постоянные, очевидно, не зависят от п, а потому их значения и можно было получить, проводя вычисления при больших п.
В спектроскопии спектральные термы и уровни энергии принято изображать горизонтальными линиями, а переходы между ними — стрелками. Стрелкам, направленным от высших уровней энергии к низшим, соответствуют линии излучения; стрелкам, проведенным в обратных направлениях, — линии поглощения. В качестве примера на рис. 21 таким путем изображен спектр водорода. Уровни энергии здесь нумеруются квантовым
/2
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ И СПЕКТРЫ АТОМА
ГГЛ. I!
5'-
4-
п
ЭЕ
Бр Пр
числом п. За пуль принята энергия уровня с п — оо. Этот уровень изображен верхней горизонтальной пунктирной прямой. Все энергетические уровни, расположенные ниже, дискретны. Им соответствуют отрицательные значения полной энергии атома. Выше пунктирной линии энергия не квантуется, т. е. энергетический спектр непрерывен. Но при с? < 0 движение электрона
___________________________________ финитно, а при с?>0—
ннфинитно. Это непосредственно следует из соответствующей теоремы классической механики (см. т. I, §§ 25, 57), поскольку при больших п ее можно применять. Соответствующая теорема может быть доказана и в последовательной квантовой механике (см. § 22), т. е. совершенно строго.
Таким образом, ядро и электрон образуют связанную систему — атом — только в случае дискретного энергетического спектра. При непрерывном энергетическом спектре
электрон может как ________________________________________ угодно далеко удаляться от ядра. В этом случае пару частиц—ядро и электрон — можно атомом. Если понимать под атомом только связанные состояния, то можно сказать, что уровни энергии атома всегда дискретны, как это и постулировал Бор.
Наличие несвязанных электронов делает, однако, возможными квантовые переходы между состояниями непрерывного энергетического спектра, а также между такими состояниями и состояниями дискретного спектра энергии. Это проявляется в виде сплошного спектра испускания или поглощения, накладывающегося на линейчатый спектр атома. Вот почему, в частности, спектр атома не обрывается на границе серии, а продол-
жается за нее в сторону более коротких волн, где он становится сплошным. Квантовые переходы из состояний непрерывного іергетического спектра, т. е. из состояний, в которых атом
Я - серия Майнана
Б - >' Бальнера
П- ” Пашена
Бр~ ’’ Бржкета.
Пір- » Лрунда.
Рис. 21
лишь условно называть
СПЕКТР ВОДОРОДА
73
ионизован, в состояния дискретного спектра сопровождаются рекомбинацией электронов с соответствующими положительными ионами. Излучение, возникающее при таких переходах, называется рекомбинационным.
Переход атома из нормального состояния на более высокий энергетический уровень дискретного спектра есть возбуждение атома. Переход же атома с одного из уровней дискретного спектра в область сплошного спектра превращает атом в несвязанную систему. Это есть процесс ионизации атома. Если вначале атом находился в нормальном состоянии, то, очевидно, минимальная энергия ионизации атома определяется выражением & ион = <о оо — ё>\ — —т. е. для водородоподобного атома
#ион = (Ze2)2 m/2h2 = 2яcnZ2Rx = chZ2Rx, (13.11)
или
<?ГИ0Н = 21,8 • 10”12Z2 эрг = 13,6Z2 эВ. (13.12)
4. До 1913 г., т. е. до появления теории Бора, водороду приписывались еще две серии:
Т = /?н(х^_І)’ /г = 2, 3, 4, ... , (13.1.3)
т = (-^г“laTw)’ tt==2> 3> 4> ¦ ¦ • (13.14)
Серия (13.13) была открыта Фаулером (1889—1944) в смеси Н и Не, а серия (13.14) наблюдалась Пикерингом в спектре планетарной туманности (? Кормы). Однако, согласно теории Бора, линии этих серий принадлежат не водороду Н, а однократно ионизованному гелию Не+. Они содержатся в спектральных сериях последнего:
¦Y = 4Яне (jr ~ -рг) ’ « = 4,5,6,..., (13.13а)
-I- = 4RHe (ф - р-) , п = 5,6,7...... (13.14а)
если пренебречь различием постоянных Ридберга для водорода и гелия. В действительности эти постоянные немного отличаются одна от другой, как видно из формулы Ru* 1 + *nJMu
»?- = ¦ ¦ 7 -е н. = 1,00041. (13.15)
Ян 1 + «е/^Не
Если, однако, не учитывать различие между Rhu и Rh, то в этом приближении линии серии (13.13) совпадут с линиями серии (13.13а) при четных п, а линии серии (13.14) — с линиями серии (13.14а) при нечетных п. И действительно, серии (13.1 За) и (13.14а) получались экспериментально в чистом гелии. Конечно, нет никаких оснований делить единые серии (13.13а) и (13.14а)
Предыдущая << 1 .. 27 28 29 30 31 32 < 33 > 34 35 36 37 38 39 .. 179 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed