О В Лисенко - Фізика конспект лекцій - страница 49

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59 

один електрон у підоболонці 3s. Електронна конфігурація має вигляд 1s2 2s2 2p2 3s. Основним станом буде 2S1/2. Електрон 3s пов'язаний з ядром слабкіше від інших і є

З аналогічними відступами від звичайної послідовності, що повторюються час від часу, здійснюється забудова електронних рівнів всіх атомів.  При цьому періодично



валентним, або оптичним електроном. У зв'язку із цим хімічні й оптичні властивості натрію подібні до властивостей літію.повторюються подібні електронні конфігурації (наприклад, 1s, 2s,3s і т.д.) понад повністю заповнених  підоболонок,   чим  обумовлюється  періодична  повторюваність  хімічних і оптичних властивостей атомів. Таблиця 95.2

 

Елемент

К

L               M N

 

1s

2s

2p

3s

3p

3d

4s

 

1 Н

1

-

-

-

-

-

-

-

2 Не

2

-

-

-

-

-

-

-

3 Li

2

1

-

-

-

-

-

-

4 Ве

2

2

-

-

-

-

-

-

5 B

2

2

1

-

-

-

-

-

6 С

2

2

2

-

-

-

-

-

7 N

2

2

3

-

-

-

-

-

8 O

2

2

4

-

-

-

-

-

9 F

2

2

5

-

-

-

-

-

10 Ne

2

2

6

-

-

-

-

-

11 Na

2

8

1

-

-

-

-

12 Mg

2

8

2

-

-

-

-

13 A1

2

8

2

1

-

-

-

14 Si

2

8

2

2

-

-

-

15 P

2

8

2

3

-

-

-

16 S

2

8

2

4

-

-

-

17 C1

2

8

2

5

-

-

-

18 Ar

2

8

2

6

-

-

-

19 K

2

8

8

-

1

-

20 Ca

2

8

8

-

2

-

21 Sc

2

8

8

1

2

-

22 Ti

2

8

8

2

2

-

23 V

2

8

8

3

2

-

24 Cr

2

8

8

5

1

-

25 Mn

2

8

8

5

2

-

26 Fe

2

8

8

6

2

-

27 Co

2

8

8

7

2

-

28 Ni

2

8

8

8

2

-

29 Cu

2

8

8

10

1

-

30 Zn

2

8

8

10

2

-

31 Ga

2

8

8

10

2

1

32 Ge

2

8

8

10

2

2

33 As

2

8

8

10

2

3

34 Se

2

8

8

10

2

4

35 Br

2

8

8

10

2

5

36 Kr

2

8

8

10

2

6

 

 

§ 96 Спонтанне й вимушене випромінювання. Коефіцієнти Ейнштейна [10]

1 Відповідно   до  теорії  Бора  мають   місце  два  види   переходів   атомів між енергетичними рівнями. Перший вид - перехід з більш високого енергетичного рівня En на

більш низький Em з випромінюванням фотона Йсо = En - Em . Такі переходи будемо називати

спонтанними (атом спонтанно, самочинно переходить із більш високого енергетичногорівня на більш низький) (див. рис. 96.1а). Другий вид - перехід з більш низького енергетичного рівня Em на більш високий En під дією випромінювання (поглинання фотона

ho = En - Em, який падає на атом). Такі переходи називаються вимушеним поглинанням

(перехід залежить від наявності й інтенсивності поля випромінювання, тому називається вимушеним) (див. рис. 96.1 б).\ І


hoc


En

 

 

Em


 

hoc


"V

\ I I

-6

En

 

 

Emа б Рисунок 96.1 - Схеми:   а   -   спонтанного випро­мінювання; б - вимушеного поглинання

 

2 У 1916 р. Ейнштейн звернув увагу на те, що двох зазначених вище видів випромінювання недостатньо для пояснення існування стану теплової рівноваги між випромінюванням і речовиною. Дійсно, імовірність спонтанних переходів визначається лише внутрішніми властивостями атомів і, отже, не може залежати від інтенсивності падаючого випромінювання, у той час як імовірність «поглинальних» переходів залежить як від властивостей атомів, так і від інтенсивності падаючого випромінювання. Для можливості встановлення рівноваги при довільній інтенсивності падаючого випромінювання необхідно існування «випромінювальних» переходів, імовірність яких зростала б зі збільшенням інтенсивності випромінювання. Тобто «випромінювальних» переходів, які залежать, спричиняються випромінюванням. Випромінювання, яке виникає в результаті таких переходів, називається вимушеним, або індукованим випромінюванням.

Вимушене випромінювання має досить важливі властивості. Напрям його поширення в точності збігається з напрямом поширення зовнішнього випромінювання, яке спричинило перехід. Також збігаються частоти, фази й поляризації цих випромінювань. Отже, вимушене випромінювання й те, яке спричинило перехід, виявляються строго когерентними. Ця особливість вимушеного випромінювання лежить в основі дії підсилювачів і генераторів світла, яких називають лазерами.

спонтанне випромінювання; вимушене поглинання


 

En

3 Опишемо   якісно   стан   термодинамічної   рівноваги   між   випромінюванням і речовиною. Досліджуємо перехід атомів між станами з енергіями En й Em (див. рис. 96.2).

Нехай Nn і Nm - число атомів у станах En і Em , причому стани En й Em можуть бути взяті

якими завгодно з ряду припустимих станів. Середнє число переходів атомів зі стану En в

стан Em за одиницю часу через спонтанне випромінювання буде пропорційне вихідному

числу атомів Nn. Подамо його у вигляді A'mNn. Ейнштейн постулював, що через індуковане випромінювання середнє число переходів між тими самими рівнями буде як і раніше пропорційно Nn, а також спектральній густині випромінювання u(wmn) при частоті світла,яка випромінюється у розглянутому переході. Позначимо це число через Bm Nnu(co mn). Аналогічно, середнє число переходів з рівня Em на рівень En через поглинання світла

можемо подати як BmNmu(&mn). Величини An*,                     Bm називаються коефіцієнтами

Ейнштейна. Вони є характеристиками тільки самого атома й можуть залежати лише від частоти wmn.

4 Визначимо зв'язок між Bm і Bm. Припустимо, що поле випромінювання, у якому

знаходяться атоми, рівноважне й має температуру T. Тоді має місце термодинамічна рівновага і тому

AmnNn + BmnNnU{Wmn ) = B"mNmU(®mn ) . (96.1)

Будемо підвищувати температуру системи. Коефіцієнти Ейнштейна при цьому змінюватися не будуть, тому що вони від температури не залежать. Спектральна густина електромагнітного випромінювання u(wmn) буде зростати. Тому спонтанне випромінювання

(не залежить від u(comn)) буде відігравати все меншу й меншу роль у порівнянні з

вимушеним. За умови T ® ¥ ним можна знехтувати. Тоді умова детальної рівноваги при T ®¥ набере вигляду

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59 


Похожие статьи

О В Лисенко - Фізика конспект лекцій

О В Лисенко - Прогнозування технологічної спадковості при токарній овроещ