Читать «Большая Советская Энциклопедия (АТ)» онлайн - страница 80

  Уровни энергии сложных атомов. Каждый А. характеризуется нормальной электронной конфигурацией, получающейся, когда все электроны в А. связываются наиболее прочно, и возбуждёнными электронными конфигурациями, когда один или несколько электронов связаны более слабо — находятся на более высоких уровнях энергии. Например, для А. гелия наряду с нормальной электронной конфигурацией 1 s ²возможны возбуждённые: 1 s2 s,1 s2 p,... (возбуждён один электрон), 2 s ^'2,2 s2 p, ...(возбуждены оба электрона). Определённой электронной конфигурации соответствует один уровень энергии А. в целом, если электронные оболочки целиком заполнены (например, нормальная конфигурация А. Ne 1 s ²2 s ²2 p ⁶) ,и ряд уровней энергии, если имеются частично заполненные оболочки (например, нормальная конфигурация A. N 1 s ²2 s ²2 p ³,для которой оболочка 2 pзаполнена как раз наполовину). При наличии частично заполненных d-и f-oболочек число уровней энергии, соответствующих каждой конфигурации, может достигать многих сотен, так что схема уровней энергии А. с частично заполненными внешними оболочками получается очень сложной. Основным уровнем энергии А. является самый нижний уровень нормальной электронной конфигурации.

  Квантовые переходы в атоме.При квантовых переходах А. переходит из одного стационарного состояния в другое — с одного уровня энергии на другой. При переходе с более высокого уровня энергии E _iна более низкий E _kА. отдаёт энергию E _i—E _k,при обратном переходе получает её. Как для любой квантовой системы, для А. квантовые переходы могут быть двух типов: с излучением (оптические переходы) и без излучения (безызлучательные или неоптические переходы). Важнейшая характеристика квантового перехода — ,определяющая, как часто этот переход будет происходить.

E _i—E _k= hv,     (8)

где h —постоянная Планка; hv —энергия фотона. Закон (8) представляет собой закон сохранения энергии для микроскопических процессов, связанных с излучением.

  А. в основном состоянии может только поглощать фотоны, а А. в возбуждённых состояниях может как поглощать, так и испускать их. Свободный А. в основном состоянии может существовать неограниченно долго; продолжительность пребывания А. в возбуждённом состоянии — время жизни на возбуждённом уровне энергии — ограничена, А. спонтанно, т. е. самопроизвольно, частично или полностью теряет энергию возбуждения, испуская фотон и переходя на более низкий уровень энергии (наряду с таким спонтанным испусканием возможно и вынужденное испускание, происходящее, подобно поглощению, под действием фотонов той же частоты; см. ) .Время жизни возбуждённого А. тем меньше, чем больше вероятность спонтанного перехода. Для возбуждённых А. водорода это время порядка 10 ^—8 сек.