Nguyên tử phát ra lượng tử

6

Trong “Câu chuyện về lượng tử” *), các tính chất cơ bản của bức xạ điện từ đã được xem xét. Lượng năng lượng nhỏ nhất có thể phát ra hoặc hấp thụ dưới dạng bức xạ có tần số $v$ được gọi là lượng tử. Năng lượng lượng tử $E = 2\pi hv$, trong đó $h = 1,05459 \cdot 10^{-34} \text{ дж·с}$ là giá trị của hằng số Planck. (Trong tài liệu cũ, hằng số Planck có nghĩa là các giá trị $h = 2\pi h = 6,6262 \cdot 10^{-34} \text{ дж·с.}$)

Phạm vi năng lượng lượng tử được tìm thấy trong tự nhiên rộng một cách bất thường (xem Hình 1). Nếu năng lượng của một lượng tử tương ứng với sóng vô tuyến dài (ví dụ sóng có chiều dài 1000 m) chỉ $E = \frac{2\pi hc}{\lambda} = 1,2 \cdot 10^{-9} \text{ дж}$ (tức là nhỏ hơn một tỷ lần so với năng lượng của lượng tử ánh sáng), thì năng lượng của lượng tử γ cứng phát sinh từ sự phân rã của các hạt vũ trụ rơi xuống Trái đất

*) Xem «Kvant» Số 1, 1970, tr. 6.

tia ical, đạt giá trị $\approx 10^{15} \text{ дж}$ ($1 \text{ дж} = 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ дж}$).

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về cách RENTON QUANTA cũng như GAMMAQUANTA hình thành liên kết.

Sự xuất hiện của ánh sáng

Ánh sáng mặt trời và ngọn lửa của que diêm, ánh sáng của quảng cáo neon và ánh sáng của kim loại nóng, bất chấp mọi khác biệt, đều có cùng một bản chất. Sự xuất hiện của ánh sáng ở tất cả các nguồn là do những thay đổi xảy ra trong nguyên tử.

Theo lý thuyết của Bohr, nguyên tử của bất kỳ nguyên tố nào cũng chỉ có thể ở trong một số trạng thái riêng biệt nhất định. Mỗi trạng thái tương ứng với một nguyên tử nội năng nhất định $E_n$. Các giá trị năng lượng có thể có của các nguyên tử được gọi là mức năng lượng và được biểu thị trên sơ đồ mức bằng các đường thẳng nằm ngang (xem Hình 2, a).

Khoảng cách giữa các dòng $\Delta E$

Cơm. 1. Dải năng lượng của lượng tử trường điện từ có trong tự nhiên.

8

Balmer), nằm trong vùng nhìn thấy được (Hình 2, 6). Sự chuyển đổi sang trạng thái cơ bản tạo ra bức xạ ở phần tử ngoại của quang phổ (loạt Lyman).

Trong các nguyên tử phức tạp hơn hydro, các electron được nhóm thành lớp, nghĩa là các nhóm mức có năng lượng tương tự và có cùng số lượng tử chính $n$. Các lớp vỏ khác nhau được ký hiệu bằng các chữ cái $K, L, M$, v.v. Trên lớp vỏ $K$ gần hạt nhân có không quá 2 electron, trên lớp vỏ $L$ - 8, trên lớp vỏ $M$ - 8, trên lớp vỏ $N$ - 18, v.v. Các electron bên ngoài liên kết với nguyên tử là các electron bên trong yếu hơn; Điều này được giải thích là do khoảng cách đến hạt nhân tăng lên và sự sàng lọc một phần lực hút của hạt nhân với các electron bên trong.

Khi điện tích hạt nhân tăng dần, năng lượng liên kết của $k$-electron được tính toán nhanh chóng (tỷ lệ với $Z^2$) và là 1,1 keV trong nguyên tử natri và 70 keV trong nguyên tử vonfram. Do đó, lượng tử ánh sáng khả kiến, có năng lượng dao động từ 1,6 đến 4,1 keV, được phát ra bởi các nguyên tử phức tạp trong quá trình chuyển đổi electron giữa các cấp của lớp vỏ ngoài.

Có một thí nghiệm được biết đến rộng rãi, trong đó ngọn lửa của bếp gas chuyển sang màu vàng khi một nhúm muối ăn được ném vào đó. Hai lượng tử năng lượng rất gần nhau được phát ra bởi các nguyên tử natri ở phần màu vàng của quang phổ là nguyên nhân gây ra hiệu ứng này (xem Hình 3).

Sự phát xạ ánh sáng trong các ống dẫn khí dùng cho quảng cáo cũng là do sự chuyển đổi giữa các mức độ nhất định của các nguyên tử khí bị kích thích bởi sự phóng điện tử. Tuy nhiên, chúng ta thường phải xử lý các nguồn sáng có quang phổ liên tục (liên tục). Những nguồn ánh sáng như vậy bao gồm mặt trời, đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang (ánh sáng phát quang). Lý do cho sự chuyển đổi từ các dòng riêng lẻ sang liên tục là gì?

quang phổ? Hóa ra chỉ những khí hiếm, trong đó tương tác giữa các nguyên tử không phải là VELKO, mới cho quang phổ tuyến tính. Nếu một vụ nổ của các nguyên tử khí ở nhiệt độ cao hoặc áp suất cao thường va chạm thì các vạch phát xạ trở nên dày đặc đến mức chúng tạo thành một quang phổ liên tục. (Điều tò mò là mặc dù quang phổ của ánh sáng mặt trời là liên tục, nhưng quang phổ của khí quyển mặt trời, vốn có thể thay đổi khi xảy ra nhật thực toàn phần, lại bao gồm các vạch sáng riêng lẻ).

Ở trạng thái rắn, ở mức độ cao, các nguyên tử riêng lẻ tham gia vào quá trình hình thành quang phổ được chuyển thành các dải năng lượng rộng do sự tương tác của các nguyên tử. Sự chuyển tiếp giữa chúng tạo ra quang phổ liên tục, gần như giống nhau đối với tất cả các chất rắn nóng và hầu hết ở trạng thái lơ lửng.