Квантовая физика - Вихман Э.
Скачать (прямая ссылка):
111
весьма правдоподобными. Наши рассуждения хотя и не были строгими, их достаточно для качественного понимания проблемы. Существенно здесь то, что ширина линии испускания зависит от ширины обоих уровней.
26. Вернемся к соотношению Асо = 1 /т. Так как частота обратно пропорциональна длине волны, то относительная неопределенность в длине волны равна относительной неопределенности в частоте, и мы имеем
Асо 1 /пс ,
= ш:* <26а)
Для оптических переходов в атомах величина cot всегда очень велика. Частота v=co/2я имеет порядок 5-1014 Гц, а порядок величины
т равен 10-7—10-8 с. Таким образом, относительная неопределенность длины волны (или частоты) будет порядка ДАД~Ю-7, что представляет собой весьма малую величину. Результирующая ширина спектральной линии называется естественной шириной линии) она является внутренним свойством атома (точнее, тех уровней атома, которые участвуют в переходе).
Продолжение обсуждения схем уровней
27. Рассмотрим теперь ряд типичных схем уровней. Они получены из эксперимента, интерпретированного в рамках квантовой механики, и к ним следует отнестись с большим вниманием. Каждая диаграмма или таблица длин волн является результатом огромной исследовательской работы.
Мы даем схемы уровней в том виде, в котором читатель встретит их в научной литературе. Их вид и система обозначений различных уровней определяются давно установленными соглашениями. Мы будем их придерживаться, даже если нам не всегда хватит времени для объяснения различных деталей. Читатель может возразить, что нам не следовало бы включать в диаграммы ничего, что не было бы предварительно объяснено теоретически. Такая точка зрения, доведенная до логического конца, вообще не позволила бы нам рассматривать схему термов до того, как мы, исходя из теории, не показали бы существования дискретных уровней энергии. Целью этой главы является, однако, обсуждение некоторых свойств физических систем, основанное на эмпирическом факте существования уровней энергии. Не следует забывать, что схемы уровней, одна из которых показана на рис. 28А, возникли на базе спектроскопических измерений еще до того, как было достигнуто полное понимание деталей, т. е. до открытия квантовой механики.
28. Каждому уровню энергии квантовомеханической системы соответствует ряд квантовых чисел. Они дают значения некоторых важных физических параметров, возникающих при квантовомеханическом описании системы. Мы обсудим физический смысл некоторых квантовых чисел при рассмотрении самих диаграмм. Читатель,
112
конечно, не будет в состоянии понять и запомнить в подробностях все обозначения, показанные для уровней.
На рис. 28А приведена схема уровней нейтрального атома лития. Слева дана шкала энергии, выраженной либо в электрон-вольтах, либо в волновых числах. Горизонтальные линии соответствуют уровням энергии. Линии, соединяющие различные уровни, отвечают наблюдаемым электромагнитным переходам между ними, а числа на
¦и/
. оГС»
¦¦ А ••rifttftRsrtir.: it ¦'.
4бШ& - ' 50 Ш24М
«16233. ¦у:Ш&у 21Ш.62
4тш:; ’ 60 :
тшт '• 2 шим
Ш1Ш 4 2^74.69
4610№- 38* гш2.зЬГ
"тьш-. 2ПЗЗ-.9Г
шш ¦ -"т-'-г 2ШШ6
а>%т ¦¦ ¦¦¦ ^ Зоб:. ' шьгт
.%Л>- 21Ш44 :
4570430 2 iniMS
4S69 802 : 20 2ШШ;
4551-450' ¦ 219Ш1
45Ш5Э. т 2ХШМ
4536.&6 ¦Г ::>А, 22037,1?
4Ш-330 220350?
453&.726 ‘{ООО' ¦ 2ШШ
mt.m, Я.-:#.--..
4S266S5 ПШЛ 7
4525*3* ¦ "/-а .г?т,и v
4325-330 ’ ioo„. 2 ШШ '
4524 689 22094,7?
452Ш4 2210828
4520709 3 221 U.22
4519.918 ;.V' т 22Ш.09
450-UJ2 10 22199.36
Ш2.т х : 100. 22202.05
ин.т '.¦-г 2224221
тхлы 100 222^8 26
*4<» 855 ¦4 2Ш1.23
• V- : к *
-*003 . '4336.833'
* 43&.3»3
4344.02$
4Ш.205
. 4336 143
'Vo:o3 4335.SI5 <
0.00 т\,т'
^0.03 4327.303
4321.J84
4314.767
•*002 " 4309.634
\* 0.01 . 4301710
.-0.05 4300.97?
4ШЛП
4289,7#
^0,01 4287.72
