БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ

На тему:

«Возбуждение, ионизация и отклоняющееся напряжение атома. Схемы энергоуровней»

МИНСК, 2008

1. Строение атома

Согласно модели Бора, которая еще мало изменилась к настоящему времени, атом состоит из ядра весьма малого размера (диаметр его равен примерно 10-12 см) и отрицательно заряженной электронной оболочки. В ядре сосредоточено более чем 99,9% всей массы частицы. Положительный заряд ядра атома содержит увеличенный в целое число раз элементарный заряд (e = 1,6*10-19 а*сек); при этом заряд ядра изменяется от одного элементарного заряда (у первого из известных элементов) до 105 элементарных зарядов у последнего 105-го элемента. Так как атомы по отношению к внешнему пространству оказываются нейтральными, то число элементарных зарядов ядра равно числу электронов оболочки атома.

Образование свободных электронов достигается освобождением их из электронной оболочки атома. Электроны окружают ядро атома не хаотично, а согласно определенному закону, именно они закономерно распределены по системе «оболочек», число которых доходит до 7 (таких оболочек у Н - одна; у Ar - 3 [рис.1], у Hg – 6 и у U – 7); эти оболочки при переходе от внутренних к внешним обозначаются буквами от К до Q (K-, L-, М-оболочки и т. д.). В понятие «электронные оболочки» вкладывается также энергетический смысл; обозначения различных электронных оболочек являются одновременно символами для обозначения возможных энергетических состояний электронов в атоме. Эта модель дает лишь весьма грубое представление о действительных взаимосвязях, имеющих место в атоме, так как отдельные энергетические уровни в свою очередь подразделяются на подуровни, достаточно близко расположенные друг от друга.Таким образом, каждый электрон данного атома в каждой оболочке обладает определенной потенциальной энергией Еп. Величина энергии растет с увеличением радиуса оболочки (т. е. по мере удаления от ядра): сначала быстро, затем медленнее и, наконец, приближается к некоторой предельной величине, соответствующей энергии свободного электрона, покинувшего атом.

Если атому сообщить некоторое количество энергии извне, то электроны могут преодолеть силы притяжения ядра и перейти с внутренних оболочек на внешние с более высокой потенциальной энергией, которые остаются не занятыми, если к атому не подводится извне дополнительная энергия. В этом случае атом не находится более в нормальном состоянии; его состояние будет теперь возбужденным. В возбужденном состоянии атом находится лишь очень короткий промежуток времени; спустя 10-8 – 10-9 секунды все перешедшие на внешние оболочки электроны переходят обратно на нормальные для них уровни или даже на ниже расположенные уровни с меньшей потенциальной энергией. Отдаваемая электронами при этом энергия выделяется в виде электромагнитного излучения. Согласно закону сохранения энергии каждый переход электрона сопровождается испусканием фотона. Энергия фотона hv (h - постоянная Планка, v - частота испускаемого света) должна быть равна разности E1 – Е2 энергий электрона до и после перехода с одного уровня на другой:

                                                          (1)

Рис. ............