Уровни энергии атома водорода

 

Переходы из состояний с n = 4, 5, 6, … в состояние с n = 3 образуют серию Пашена (инфракрасное излучение).

v = E / h [Гц]

Изобразите на рисунке уровни энергии атома водорода и покажите переходы электрона, соответствующие серии Бальмера . Какая формула описывает эту серию линий в спектре водорода?

?

Переходы из состояний с n = 3, 4, 5, … в состояние с n = 2 образуют серию Бальмера (видимый свет)

λ = (1/m² – 1/n²)

R=1,1⋅10¹⁷ м^-1 - постоянная Ридберга.

m и n – номера энергетических уровней .

 

 

17.Формула, описывающая серию Бальмера в спектре водорода Какие значения должны иметь n и k в сериальной формуле Бальмера, чтобы возникшее излучение имело максимальную частоту

 

v = R(

R=1,1⋅10¹⁷ м^-1 - постоянная Ридберга.

n – определяет отдельные линии этой серии

т.е. для того чтобы возникшее излучение имело максимальную частоту, необходимо чтобы k=2,а n=5.

 

18. Гипотеза Де Бройля

Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами.

Итак, согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики — энергия Е и импульс р, а с другой — волновые характеристики — частота v и длина волны X. Количественные соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов:

Таким образом, любой частице, обладающей импульсом, сопоставляют волновой процесс, длина волны которого определяется по формуле де Бройля:

 

19. Стационарное уравнение Шредингера

Если силовое поле, в котором движется частица, постоянно во времени, то U не зависит от времени то уравнение Шредингера для стационарных состояний будет так

Это - уравнение Шредингера для, так называемых, стационарных состояний, находясь в которых частица имеет определенные, не меняющиеся со временем характеристики

Е – полная энергия частицы.

M –масса частицы

U - потенциальная энергия частицы

ħ – постоянная Планка h /2π , h =6,62*10^-34 Дж*с

∆ – оператор Лапласа

20. Принцип неопределенности Гейзенберга. Каким соотношением он выражается?

Объект микромира невозможно одновременно с любой наперед заданной точностью характеризовать и координатой, и импульсом.

Согласно соотношению неопределенностей Гейзенберга, микрочастица (микрообъект) не может иметь одновременно и определенную координату (x,y,z), и определенную соответствующую проекцию импульса (px,py,pz), причем неопределенности этих величин удовлетворяют условиям

т. е. произведение неопределенностей координаты и соответствующей ей проекции импульса не может быть меньше величины порядка h.

21. Применение уравнения Шредингера для объяснения спектра атома водорода. Главное орбитальное и магнитное квантовые числа. Понятие о спине электрона.

Главное квантовое число n определяет энергетические уровни электрона в атоме и принимает любые целочисленные значения с единицы (1….2…3)

l – орбитальное квантовое число и определяет момент импульса электрона в атоме (0…1…2.. n-1)

m_l – магнитное квантовое число (0..±1…±2…±l) определяет проекцию момента импульса электрона на заданное направление.

 

Спиновое квантовое число s характеризует 2 возможных направления вращения электрона вокруг своей оси: s = -½ , s = +½

 

 

22. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Периодическая система элементов Менделеева и её особенности.

При́нцип Па́ули (принцип запрета) —согласно которому два и более тождественных фермиона (частиц с полуцелым спином) не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии.

Принцип Паули. В атоме не может быть 2 электронов, все 4 квантовых числа которых были бы одинаковыми. Поэтому на каждой орбитали может находиться не более 2 электронов.

 

Периодический закон был открыт в 1869 году Д.И. Менделеевым. Им же была создана классификация химических элементов, выраженная в форме периодической системы.

Закономерность была выражена в периодическом законе:

Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.

Периодическая система элементов явилась первой естественной классификацией химических элементов, показавшей, что они взаимосвязаны друг с другом, а также послужила дальнейшим исследованиям.

 

 

23. Поглощение света, спонтанное и вынужденное излучение. Инверсия заселённости уровней. Типы лазеров и принцип их работы.

Поглощением света называют ослабление интенсивности света при прохождении через любое вещество вследствие превращения световой энергии в другие виды энергии.

Согласно квантовой теории Эйнштейна между уровнями 1 и 2 могут наблюдаться оптические переходы трёх видов.

Спонтанные (самопроизвольное) – (2→1) из возбуждённого состояния в основное с испусканием фотона с частотой υ₂₁=(Е₂- Е₁)/ h. Фотоны нескоррелированы между собой по направлению, фазе и поляризации.

Вынужденные переходы (1→2) – из основного состояния в возбуждённое, в результате поглощения внешнего излучения с частотой υ₁₂=(Е₂- Е₁)/ h

Вынужденные переходы (2→1) – из возбуждённого состояния в основное с испусканием фотона с частотой υ₂₁=(Е₂- Е₁)/ h, происходящие в результате воздействия на систему излучения той же частоты что и частота испускания.

Число атомов, находящихся в стационарном состоянии с энергией E_k называется заселённостью k-уровня.

 

 

=================================== уровень 3, E₃, N₃ ^  |    |  | R (быстрый переход без излучения) |  V --|-------------------------------- уровень 2, E₂, N₂ |              | |              | | P (накачка)  | |              | L (медленный переход с излучением) |              | |              | |              V ----------------------------------- уровень 1 (осн. состояние), E₁, N₁

 

Если N₂ > N₁ –соотношение населённостей является инверсным (инверсное населённость) – состояние неравновесное.

По типу применяемых активных сред лазера делятся на: твёрдотельные, газовые, жидкостные.

Все лазеры состоят из трёх основных частей: активной (рабочей) среды; системы накачки (источник энергии); оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).

Работа лазера основана на ис­пользовании запасов внутренней энергии атомов и молекул вещест­ва, образующих микросистемы – образования, состоящие из ядер и электронов, поведение и состояние которых под­чиняются законам квантовой механики.

Инверсные системы применяются при формировании лазеров — оптических квантовых генераторов. Эту активную среду располагают в оптическом резонаторе, который включает два высококачественных зеркала, размещенных параллельно по отношению друг к другу по обе стороны активной среды. Оказавшиеся в этой среде кванты излучения пересекают активную среду, отражаясь от зеркал бесчисленное число раз. Каждый квант приводит к появлению одного или нескольких квантов благодаря излучению атомов, которые находятся на более высоких уровнях

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: