Нейтральный атом - гелий
Cтраница 2
Нормальный гелий имеет атомный вес 4 при том же самом заряде ядра, которое, следовательно, состоит из 2 протонов и 2 нейтронов. В нейтральном атоме гелия с этим ядром связано 2 электрона, компенсирующих его положительный заряд. Линейные размеры нейтральных атомов водорода ( легкого и тяжелого) и гелия, если судить об этих размерах по длине пути, проходимого соответствующими атомами в газообразном водороде или гелии от одного столкновения до другого, имеют порядок 10 - 8 см. Эти так называемые газокинетические размеры определяются величиной орбит, по которым электроны движутся вокруг положительных ядер под влиянием электрической силы притяжения. Таким образом, среднее расстояние между этими ядрами и электронами измеряется стомиллионными долями сантиметра. [16]
Мы уже упоминали, что в жидком гелии могут существовать положительные ионы. Взаимодействие такого иона с нейтральным атомом гелия приводит к тому, что его электроны чуть-чуть притягиваются к положительному иону, а положительно заряженное ядро атома, наоборот, отталкивается от него. В результате центры положительного и отрицательного зарядов в атоме перестают совпадать и оказываются разнесенными на некоторое расстояние. Таким образом, наличие положительных ионов в жидком гелии приводит к поляризации его атомов. Эти поляризованные атомы притягиваются к положительному иону, что приводит к повышению их концентрации ( то есть к появлению избыточной плотности), а следовательно, и к повышению давления по мере приближения к иону. [17]
Шредингера, написанных для каждого из электронов в отдельности, а их энергия равна сумме энергий каждого из электронов, движущихся в поле ядра в отдельности. Таким образом, в нулевом приближении задача о нейтральном атоме гелия сводится к задаче о водородоподобном ионе гелия. [18]
Изотопам с короткими периодами полураспада соответствуют а-частицы с большими энергиями. При прохождении через вещество а-частицы теряют энергию и превращаются в нейтральные атомы гелия. Их пробеги в твердых и жидких телах очень малы. Одного листа бумаги достаточно для полного торможения а-частиц. [19]
В результате а-частица теряет свою энергию и затормаживается, приобретая тепловую скорость молекул окружающей среды. Если а-частица захватывает два электрона, то она превращается в нейтральный атом гелия. [20]
Различие спектров объясняется тем, что в случае гелия упомянутые ограничения комбинационного принципа налагают, вообще говоря, запрет на комбинации между обеими группами термов. Электронные переходы, характеризующиеся испусканием спектра, приписываемого парагелию, приводят к конечному состоянию, в котором оба электрона нейтрального атома гелия связаны иначе, чем в конечном состоянии, получающемся при испускании линий спектра ортогелия. Хотя во втором состоянии атом гелия имеет большую энергию, чем в первом, он не может за счет излучения непосредственно перейти из конечного о / дагао-состояния в конечное геора-состояние. [21]
Различие спектров объясняется тем, что в случае гелия упомянутые ограничения комбинационного принципа налагают, вообще говоря, запрет на комбинации между обеими группами термов. Электронные переходы, характеризующиеся испусканием спектра, приписываемого парагелию, приводят к конечному состоянию, в котором оба электрона нейтрального атома гелия связаны иначе, чем в конечном состоянии, получающемся при испускании линий спектра ортогелия. Хотя во втором состоянии атом гелия имеет большую энергию, чем в первом, он не может за счет излучения непосредственно перейти из конечного орmo - состояния в конечное пара-состояние. [22]
Различие спектров объясняется тем, что в случае гелия упомянутые ограничения комбинационного принципа налагают, вообще говоря, запрет па комбинации между обеими группами термов. Электронные переходы, характеризующиеся испусканием спектра, приписываемого парагелию, приводят к конечному состоянию, в котором оба электрона нейтрального атома гелия связаны иначе, чем в конечном состоянии, получающемся при испускании линий спектра ортогелия. Хотя во втором состоянии атом гелия имеет большую энергию, чем в первом, он не может за счет излучения непосредственно перейти из конечного о / то-состояния в конечное пора-состояние. [23]
В случае атома водорода, а также однократно ионизированного атома гелия различия между энергетическими уровнями, соответствующими различным побочным квантовым числам, настолько малы, что они проявляются только в тонкой структуре спектральных линий. Для нейтрального атома гелия эти различия значительно больше. Это объясняется тем, что для нейтрального атома гелия, да и вообще для всех атомов, имеющих более одного электрона, энергия орбиты определяется побочным квантовым числом не только в силу вытекающей из теории относительности зависимости массы электрона от скорости, но и в значительно большей степени по совершенно иной причине. Эта схема приблизительно верна для ортогелия. Экранирование заряда ядра или нет, имеет второстепенное значение. [24]
 |
Экранирование заряда ядра электроном, вращающимся по орбите lj ( по теории Бора - Зоммерфельда. [25] |
В случае атома водорода, а также однократно ионизированного атома гелия различия между энергетическими уровнями, соответствующими различным побочным квантовым числам, настолько малы, что они проявляются только в тонкой структуре спектральных линий. Для нейтрального атома гелия эти различия значительно больше. Это объясняется тем, что для нейтрального атома гелия, да и вообще для всех атомов, имеющих более одного электрона, энергия орбиты определяется побочным квантовым числом не только в силу вытекающей из теории относительности зависимости массы электрона от скорости, но и в значительно большей степени по совершенно иной причине. Эта схема приблизительно верна для ортогелия. Лежат ли орбиты в одной плоскости или нет, имеет второстепенное значение. В любом случае со стороны электрона, вращающегося по круговой орбите ( характеризующейся, согласно теории Вора - Зоммерфельда, квантовыми числами 14), действует на другой электрон, внешний по отношению к первому, отталкивающая сила. [26]
В случае атома водорода, а также однократно ионизированного атома гелия различия между энергетическими - уровнями, соответствующими различным побочным квантовым числам, настолько малы, что они проявляются только в тонкой структуре спектральных линий. Для нейтрального атома гелия эти различия значительно больше. Это объясняется тем, что для нейтрального атома гелия, да и вообще для всех атомов, имеющих более одного электрона, энергия орбиты определяется побочным квантовым числом не только в силу вытекающей из теории относительности зависимости массы электрона от скорости, но и в значительно большей степени по совершенно иной причине. Эта схема приблизительно верна для ортогелия. Экранирование заряда ядра или нет, имеет второстепенное значение. [27]
Простейшей атомной системой с двумя валентными электронами является нейтральный атом гелия. Как мы видели, его термы распадаются на две группы: одиночные и триплетные. Нормальным состоянием нейтрального атома гелия является одиночное состояние Isls; второе формально возможное состояние lsls3Sj не осуществляется, так как оно противоречит принципу Паули. При возбуждении атома или иона с двумя валентными электронами наиболее часто возникают состояния, при которых лишь один из двух электронов переведен на энергетически более высокий уровень, второй же остается на нормальном уровне Is. Схема 5 дает такие возможные состояния атома гелия и соответствующие им термы. Цифры в первых трех графах указывают число электронов, находящихся в данном состоянии. [28]
Способность пробивать тонкий слой стекла показывает, что а-частица несет с собой огромную энергию. Двигаясь в веществе, а-частица ионизует встречные атомы и постепенно растрачивает свою энергию. Благодаря этому, пройдя определенный путь R ( называемый пробегом а-частицы), она останавливается, захватывает два электрона и превращается в нейтральный атом гелия. [29]
Сравнительно медленные и тяжелые а-частицы редко отклоняются от своего прямого пути. Отклонения наблюдаются только при столкновениях с ядрами. Так как вследствие большого заряда и малой скорости а-частиц их электрическое взаимодействие с электронами поглощающего материала весьма интенсивно, то а-частица успевает пройти лишь небольшое расстояние, прежде чем остановится и превратится в нейтральный атом гелия. Средняя потеря энергии а-частицы вдоль ее пути подвержена лишь незначительным колебаниям. [30]
Страницы: 1 2 3